sched/fair: Do not announce throttled next buddy in dequeue_task_fair()
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 /*
694  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
695  * based on the cfs_rq's current util_avg:
696  *
697  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
698  *
699  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
700  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
701  * as when the series is a harmonic series.
702  *
703  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
704  * only 1/2 of the left utilization budget:
705  *
706  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
707  *
708  * where n denotes the nth task.
709  *
710  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
711  *
712  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
713  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
714  *
715  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
716  * if util_avg > util_avg_cap.
717  */
718 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
719 {
720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
721         struct sched_avg *sa = &se->avg;
722         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
723
724         if (cap > 0) {
725                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
726                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
727                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
728
729                         if (sa->util_avg > cap)
730                                 sa->util_avg = cap;
731                 } else {
732                         sa->util_avg = cap;
733                 }
734                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         }
736 }
737
738 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
739 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
740 #else
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743 }
744 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
745 {
746 }
747 #endif
748
749 /*
750  * Update the current task's runtime statistics.
751  */
752 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
753 {
754         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
755         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
756         u64 delta_exec;
757
758         if (unlikely(!curr))
759                 return;
760
761         delta_exec = now - curr->exec_start;
762         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
763                 return;
764
765         curr->exec_start = now;
766
767         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
768                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
769
770         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
771         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
772
773         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
774         update_min_vruntime(cfs_rq);
775
776         if (entity_is_task(curr)) {
777                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
778
779                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
780                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
781                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
782         }
783
784         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
785 }
786
787 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
788 {
789         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
790 }
791
792 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
793 static inline void
794 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
795 {
796         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
797
798         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
799             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
800                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
801
802         se->statistics.wait_start = wait_start;
803 }
804
805 static void
806 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
807 {
808         struct task_struct *p;
809         u64 delta;
810
811         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
812
813         if (entity_is_task(se)) {
814                 p = task_of(se);
815                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
816                         /*
817                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
818                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
819                          * prior to migration.
820                          */
821                         se->statistics.wait_start = delta;
822                         return;
823                 }
824                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
825         }
826
827         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
828         se->statistics.wait_count++;
829         se->statistics.wait_sum += delta;
830         se->statistics.wait_start = 0;
831 }
832
833 /*
834  * Task is being enqueued - update stats:
835  */
836 static inline void
837 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
838 {
839         /*
840          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
841          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
842          */
843         if (se != cfs_rq->curr)
844                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
845 }
846
847 static inline void
848 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
849 {
850         /*
851          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
852          * waiting task:
853          */
854         if (se != cfs_rq->curr)
855                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
856
857         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
858                 if (entity_is_task(se)) {
859                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
860
861                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
864                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
865                 }
866         }
867
868 }
869 #else
870 static inline void
871 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
872 {
873 }
874
875 static inline void
876 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
877 {
878 }
879
880 static inline void
881 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
882 {
883 }
884
885 static inline void
886 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
887 {
888 }
889 #endif
890
891 /*
892  * We are picking a new current task - update its stats:
893  */
894 static inline void
895 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         /*
898          * We are starting a new run period:
899          */
900         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
901 }
902
903 /**************************************************
904  * Scheduling class queueing methods:
905  */
906
907 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
908 /*
909  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
910  * calculated based on the tasks virtual memory size and
911  * numa_balancing_scan_size.
912  */
913 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
914 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
915
916 /* Portion of address space to scan in MB */
917 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
918
919 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
920 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
921
922 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
923 {
924         unsigned long rss = 0;
925         unsigned long nr_scan_pages;
926
927         /*
928          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
929          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
930          * on resident pages
931          */
932         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
933         rss = get_mm_rss(p->mm);
934         if (!rss)
935                 rss = nr_scan_pages;
936
937         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
938         return rss / nr_scan_pages;
939 }
940
941 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
942 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
943
944 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
945 {
946         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
947         unsigned int scan, floor;
948         unsigned int windows = 1;
949
950         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
951                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
952         floor = 1000 / windows;
953
954         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
955         return max_t(unsigned int, floor, scan);
956 }
957
958 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
959 {
960         unsigned int smin = task_scan_min(p);
961         unsigned int smax;
962
963         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
964         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
965         return max(smin, smax);
966 }
967
968 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
969 {
970         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
971         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
972 }
973
974 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
975 {
976         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
977         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
978 }
979
980 struct numa_group {
981         atomic_t refcount;
982
983         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
984         int nr_tasks;
985         pid_t gid;
986         int active_nodes;
987
988         struct rcu_head rcu;
989         unsigned long total_faults;
990         unsigned long max_faults_cpu;
991         /*
992          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
993          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
994          * more by CPU use than by memory faults.
995          */
996         unsigned long *faults_cpu;
997         unsigned long faults[0];
998 };
999
1000 /* Shared or private faults. */
1001 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1002
1003 /* Memory and CPU locality */
1004 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1005
1006 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1007 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1008
1009 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1010 {
1011         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1012 }
1013
1014 /*
1015  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1016  * occupy the first half of the array. The second half of the
1017  * array is for current counters, which are averaged into the
1018  * first set by task_numa_placement.
1019  */
1020 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1021 {
1022         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1023 }
1024
1025 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1026 {
1027         if (!p->numa_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1031                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1035 {
1036         if (!p->numa_group)
1037                 return 0;
1038
1039         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1040                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1041 }
1042
1043 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1044 {
1045         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1046                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1047 }
1048
1049 /*
1050  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1051  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1052  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1053  */
1054 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1055
1056 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1057 {
1058         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1059 }
1060
1061 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1062 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1063                                         int maxdist, bool task)
1064 {
1065         unsigned long score = 0;
1066         int node;
1067
1068         /*
1069          * All nodes are directly connected, and the same distance
1070          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1071          */
1072         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1073                 return 0;
1074
1075         /*
1076          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1077          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1078          */
1079         for_each_online_node(node) {
1080                 unsigned long faults;
1081                 int dist = node_distance(nid, node);
1082
1083                 /*
1084                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1085                  * for placement; nid was already counted.
1086                  */
1087                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1088                         continue;
1089
1090                 /*
1091                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1092                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1093                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1094                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1095                  * of each group. Skip other nodes.
1096                  */
1097                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1098                                         dist > maxdist)
1099                         continue;
1100
1101                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1102                 if (task)
1103                         faults = task_faults(p, node);
1104                 else
1105                         faults = group_faults(p, node);
1106
1107                 /*
1108                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1109                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1110                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1111                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1112                  * The further away a node is, the less the faults count.
1113                  * This seems to result in good task placement.
1114                  */
1115                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1116                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1117                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1118                 }
1119
1120                 score += faults;
1121         }
1122
1123         return score;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1128  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1129  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1130  * evenly spread out between numa nodes.
1131  */
1132 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1133                                         int dist)
1134 {
1135         unsigned long faults, total_faults;
1136
1137         if (!p->numa_faults)
1138                 return 0;
1139
1140         total_faults = p->total_numa_faults;
1141
1142         if (!total_faults)
1143                 return 0;
1144
1145         faults = task_faults(p, nid);
1146         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1147
1148         return 1000 * faults / total_faults;
1149 }
1150
1151 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1152                                          int dist)
1153 {
1154         unsigned long faults, total_faults;
1155
1156         if (!p->numa_group)
1157                 return 0;
1158
1159         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1160
1161         if (!total_faults)
1162                 return 0;
1163
1164         faults = group_faults(p, nid);
1165         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1166
1167         return 1000 * faults / total_faults;
1168 }
1169
1170 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1171                                 int src_nid, int dst_cpu)
1172 {
1173         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1174         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1175         int last_cpupid, this_cpupid;
1176
1177         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1178
1179         /*
1180          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1181          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1182          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1183          *
1184          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1185          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1186          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1187          *
1188          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1189          * same result twice in a row, given these samples are fully
1190          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1191          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1192          *
1193          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1194          * act on an unlikely task<->page relation.
1195          */
1196         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1197         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1198                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1199                 return false;
1200
1201         /* Always allow migrate on private faults */
1202         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1203                 return true;
1204
1205         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1206         if (!ng)
1207                 return true;
1208
1209         /*
1210          * Destination node is much more heavily used than the source
1211          * node? Allow migration.
1212          */
1213         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1214                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1215                 return true;
1216
1217         /*
1218          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1219          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1220          *
1221          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1222          * --------------- * - > ---------------
1223          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1224          */
1225         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1226                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1227 }
1228
1229 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1230 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1231 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1232 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1233 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1234
1235 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1236 struct numa_stats {
1237         unsigned long nr_running;
1238         unsigned long load;
1239
1240         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1241         unsigned long compute_capacity;
1242
1243         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1244         unsigned long task_capacity;
1245         int has_free_capacity;
1246 };
1247
1248 /*
1249  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1250  */
1251 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1252 {
1253         int smt, cpu, cpus = 0;
1254         unsigned long capacity;
1255
1256         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1257         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1258                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1259
1260                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1261                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1262                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1263
1264                 cpus++;
1265         }
1266
1267         /*
1268          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1269          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1270          * not find this node attractive.
1271          *
1272          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1273          * imbalance and bail there.
1274          */
1275         if (!cpus)
1276                 return;
1277
1278         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1279         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1280         capacity = cpus / smt; /* cores */
1281
1282         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1283                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1284         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1285 }
1286
1287 struct task_numa_env {
1288         struct task_struct *p;
1289
1290         int src_cpu, src_nid;
1291         int dst_cpu, dst_nid;
1292
1293         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1294
1295         int imbalance_pct;
1296         int dist;
1297
1298         struct task_struct *best_task;
1299         long best_imp;
1300         int best_cpu;
1301 };
1302
1303 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1304                              struct task_struct *p, long imp)
1305 {
1306         if (env->best_task)
1307                 put_task_struct(env->best_task);
1308
1309         env->best_task = p;
1310         env->best_imp = imp;
1311         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1312 }
1313
1314 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1315                                 struct task_numa_env *env)
1316 {
1317         long imb, old_imb;
1318         long orig_src_load, orig_dst_load;
1319         long src_capacity, dst_capacity;
1320
1321         /*
1322          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1323          *
1324          * src_load        dst_load
1325          * ------------ vs ---------
1326          * src_capacity    dst_capacity
1327          */
1328         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1329         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1330
1331         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1332         if (dst_load < src_load)
1333                 swap(dst_load, src_load);
1334
1335         /* Is the difference below the threshold? */
1336         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1337               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1338         if (imb <= 0)
1339                 return false;
1340
1341         /*
1342          * The imbalance is above the allowed threshold.
1343          * Compare it with the old imbalance.
1344          */
1345         orig_src_load = env->src_stats.load;
1346         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1347
1348         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1349                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1350
1351         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1352                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1353
1354         /* Would this change make things worse? */
1355         return (imb > old_imb);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1360  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1361  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1362  * be exchanged with the source task
1363  */
1364 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1365                               long taskimp, long groupimp)
1366 {
1367         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1368         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1369         struct task_struct *cur;
1370         long src_load, dst_load;
1371         long load;
1372         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1373         long moveimp = imp;
1374         int dist = env->dist;
1375         bool assigned = false;
1376
1377         rcu_read_lock();
1378
1379         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1380         cur = dst_rq->curr;
1381         /*
1382          * No need to move the exiting task or idle task.
1383          */
1384         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1385                 cur = NULL;
1386         else {
1387                 /*
1388                  * The task_struct must be protected here to protect the
1389                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1390                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1391                  * finish_task_switch()
1392                  *     --> put_task_struct()
1393                  *         --> __put_task_struct()
1394                  *             --> task_numa_free()
1395                  */
1396                 get_task_struct(cur);
1397         }
1398
1399         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1400
1401         /*
1402          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1403          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1404          */
1405         if (cur == env->p)
1406                 goto unlock;
1407
1408         /*
1409          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1410          * source and destination node. Calculate the total differential for
1411          * the source task and potential destination task. The more negative
1412          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1413          * be incurred if the tasks were swapped.
1414          */
1415         if (cur) {
1416                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1417                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1418                         goto unlock;
1419
1420                 /*
1421                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1422                  * in any group then look only at task weights.
1423                  */
1424                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1425                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1426                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1427                         /*
1428                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1429                          * tasks within a group over tiny differences.
1430                          */
1431                         if (cur->numa_group)
1432                                 imp -= imp/16;
1433                 } else {
1434                         /*
1435                          * Compare the group weights. If a task is all by
1436                          * itself (not part of a group), use the task weight
1437                          * instead.
1438                          */
1439                         if (cur->numa_group)
1440                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1441                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1442                         else
1443                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1444                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1445                 }
1446         }
1447
1448         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1449                 goto unlock;
1450
1451         if (!cur) {
1452                 /* Is there capacity at our destination? */
1453                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1454                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1455                         goto unlock;
1456
1457                 goto balance;
1458         }
1459
1460         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1461         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1462                         dst_rq->nr_running == 1)
1463                 goto assign;
1464
1465         /*
1466          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1467          */
1468 balance:
1469         load = task_h_load(env->p);
1470         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1471         src_load = env->src_stats.load - load;
1472
1473         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1474                 /*
1475                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1476                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1477                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1478                  * so an actually idle CPU will win.
1479                  */
1480                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1481                         imp = moveimp - 1;
1482                         put_task_struct(cur);
1483                         cur = NULL;
1484                         goto assign;
1485                 }
1486         }
1487
1488         if (imp <= env->best_imp)
1489                 goto unlock;
1490
1491         if (cur) {
1492                 load = task_h_load(cur);
1493                 dst_load -= load;
1494                 src_load += load;
1495         }
1496
1497         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1498                 goto unlock;
1499
1500         /*
1501          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1502          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1503          */
1504         if (!cur)
1505                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1506
1507 assign:
1508         assigned = true;
1509         task_numa_assign(env, cur, imp);
1510 unlock:
1511         rcu_read_unlock();
1512         /*
1513          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1514          * finished.
1515          */
1516         if (cur && !assigned)
1517                 put_task_struct(cur);
1518 }
1519
1520 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1521                                 long taskimp, long groupimp)
1522 {
1523         int cpu;
1524
1525         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1526                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1527                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1528                         continue;
1529
1530                 env->dst_cpu = cpu;
1531                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1532         }
1533 }
1534
1535 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1536 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1537 {
1538         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1539         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1540
1541         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1542                 return false;
1543
1544         /*
1545          * Only consider a task move if the source has a higher load
1546          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1547          *
1548          *      src->load                dst->load
1549          * --------------------- vs ---------------------
1550          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1551          */
1552         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1553
1554             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1555                 return true;
1556
1557         return false;
1558 }
1559
1560 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1561 {
1562         struct task_numa_env env = {
1563                 .p = p,
1564
1565                 .src_cpu = task_cpu(p),
1566                 .src_nid = task_node(p),
1567
1568                 .imbalance_pct = 112,
1569
1570                 .best_task = NULL,
1571                 .best_imp = 0,
1572                 .best_cpu = -1,
1573         };
1574         struct sched_domain *sd;
1575         unsigned long taskweight, groupweight;
1576         int nid, ret, dist;
1577         long taskimp, groupimp;
1578
1579         /*
1580          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1581          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1582          *
1583          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1584          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1585          * to satisfy here.
1586          */
1587         rcu_read_lock();
1588         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1589         if (sd)
1590                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1591         rcu_read_unlock();
1592
1593         /*
1594          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1595          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1596          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1597          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1598          */
1599         if (unlikely(!sd)) {
1600                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1601                 return -EINVAL;
1602         }
1603
1604         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1605         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1606         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1607         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1608         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1609         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1610         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1611         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1612
1613         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1614         if (numa_has_capacity(&env))
1615                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1616
1617         /*
1618          * Look at other nodes in these cases:
1619          * - there is no space available on the preferred_nid
1620          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1621          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1622          *   we need to check other locations.
1623          */
1624         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1625                 for_each_online_node(nid) {
1626                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1627                                 continue;
1628
1629                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1630                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1631                                                 dist != env.dist) {
1632                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1633                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1634                         }
1635
1636                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1637                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1638                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1639                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1640                                 continue;
1641
1642                         env.dist = dist;
1643                         env.dst_nid = nid;
1644                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1645                         if (numa_has_capacity(&env))
1646                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1647                 }
1648         }
1649
1650         /*
1651          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1652          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1653          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1654          * settle down.
1655          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1656          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1657          */
1658         if (p->numa_group) {
1659                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1660
1661                 if (env.best_cpu == -1)
1662                         nid = env.src_nid;
1663                 else
1664                         nid = env.dst_nid;
1665
1666                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1667                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1668         }
1669
1670         /* No better CPU than the current one was found. */
1671         if (env.best_cpu == -1)
1672                 return -EAGAIN;
1673
1674         /*
1675          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1676          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1677          */
1678         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1679
1680         if (env.best_task == NULL) {
1681                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1682                 if (ret != 0)
1683                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1684                 return ret;
1685         }
1686
1687         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1688         if (ret != 0)
1689                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1690         put_task_struct(env.best_task);
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1695 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1696 {
1697         unsigned long interval = HZ;
1698
1699         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1700         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1701                 return;
1702
1703         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1704         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1705         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1706
1707         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1708         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1709                 return;
1710
1711         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1712         task_numa_migrate(p);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1717  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1718  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1719  * located.
1720  */
1721 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1722 {
1723         unsigned long faults, max_faults = 0;
1724         int nid, active_nodes = 0;
1725
1726         for_each_online_node(nid) {
1727                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1728                 if (faults > max_faults)
1729                         max_faults = faults;
1730         }
1731
1732         for_each_online_node(nid) {
1733                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1734                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1735                         active_nodes++;
1736         }
1737
1738         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1739         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1740 }
1741
1742 /*
1743  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1744  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1745  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1746  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1747  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1748  */
1749 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1750 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1751
1752 /*
1753  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1754  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1755  * the page accesses are shared with other processes.
1756  * Otherwise, decrease the scan period.
1757  */
1758 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1759                         unsigned long shared, unsigned long private)
1760 {
1761         unsigned int period_slot;
1762         int ratio;
1763         int diff;
1764
1765         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1766         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1767
1768         /*
1769          * If there were no record hinting faults then either the task is
1770          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1771          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1772          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1773          * node is overloaded. In either case, scan slower
1774          */
1775         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1776                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1777                         p->numa_scan_period << 1);
1778
1779                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1780                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1781
1782                 return;
1783         }
1784
1785         /*
1786          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1787          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1788          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1789          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1790          */
1791         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1792         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1793         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1794                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1795                 if (!slot)
1796                         slot = 1;
1797                 diff = slot * period_slot;
1798         } else {
1799                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1800
1801                 /*
1802                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1803                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1804                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1805                  * speaking the intent is that there is little point
1806                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1807                  * simply bounce migrations uselessly
1808                  */
1809                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1810                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1811         }
1812
1813         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1814                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1815         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1820  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1821  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1822  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1823  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1824  */
1825 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1826 {
1827         u64 runtime, delta, now;
1828         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1829         now = p->se.exec_start;
1830         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1831
1832         if (p->last_task_numa_placement) {
1833                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1834                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1835         } else {
1836                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1837                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1838         }
1839
1840         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1841         p->last_task_numa_placement = now;
1842
1843         return delta;
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1848  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1849  * otherwise workloads might not converge.
1850  */
1851 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1852 {
1853         nodemask_t nodes;
1854         int dist;
1855
1856         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1857         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1858                 return nid;
1859
1860         /*
1861          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1862          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1863          * both the node itself, and on nearby nodes.
1864          */
1865         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1866                 unsigned long score, max_score = 0;
1867                 int node, max_node = nid;
1868
1869                 dist = sched_max_numa_distance;
1870
1871                 for_each_online_node(node) {
1872                         score = group_weight(p, node, dist);
1873                         if (score > max_score) {
1874                                 max_score = score;
1875                                 max_node = node;
1876                         }
1877                 }
1878                 return max_node;
1879         }
1880
1881         /*
1882          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1883          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1884          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1885          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1886          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1887          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1888          * keep the complexity of the search down.
1889          */
1890         nodes = node_online_map;
1891         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1892                 unsigned long max_faults = 0;
1893                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1894                 int a, b;
1895
1896                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1897                 if (!find_numa_distance(dist))
1898                         continue;
1899
1900                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1901                         unsigned long faults = 0;
1902                         nodemask_t this_group;
1903                         nodes_clear(this_group);
1904
1905                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1906                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1907                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1908                                         faults += group_faults(p, b);
1909                                         node_set(b, this_group);
1910                                         node_clear(b, nodes);
1911                                 }
1912                         }
1913
1914                         /* Remember the top group. */
1915                         if (faults > max_faults) {
1916                                 max_faults = faults;
1917                                 max_group = this_group;
1918                                 /*
1919                                  * subtle: at the smallest distance there is
1920                                  * just one node left in each "group", the
1921                                  * winner is the preferred nid.
1922                                  */
1923                                 nid = a;
1924                         }
1925                 }
1926                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1927                 if (!max_faults)
1928                         break;
1929                 nodes = max_group;
1930         }
1931         return nid;
1932 }
1933
1934 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1935 {
1936         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1937         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1938         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1939         unsigned long total_faults;
1940         u64 runtime, period;
1941         spinlock_t *group_lock = NULL;
1942
1943         /*
1944          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1945          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1946          * that the field is read in a single access:
1947          */
1948         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1949         if (p->numa_scan_seq == seq)
1950                 return;
1951         p->numa_scan_seq = seq;
1952         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1953
1954         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1955                        p->numa_faults_locality[1];
1956         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1957
1958         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1959         if (p->numa_group) {
1960                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1961                 spin_lock_irq(group_lock);
1962         }
1963
1964         /* Find the node with the highest number of faults */
1965         for_each_online_node(nid) {
1966                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1967                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1968                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1969                 int priv;
1970
1971                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1972                         long diff, f_diff, f_weight;
1973
1974                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1975                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1976                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1977                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1978
1979                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1980                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1981                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1982                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1983
1984                         /*
1985                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1986                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1987                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1988                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1989                          * faults are less important.
1990                          */
1991                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1992                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1993                                    (total_faults + 1);
1994                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1995                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1996
1997                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1998                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1999                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2000                         p->total_numa_faults += diff;
2001                         if (p->numa_group) {
2002                                 /*
2003                                  * safe because we can only change our own group
2004                                  *
2005                                  * mem_idx represents the offset for a given
2006                                  * nid and priv in a specific region because it
2007                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2008                                  */
2009                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2010                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2011                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2012                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2013                         }
2014                 }
2015
2016                 if (faults > max_faults) {
2017                         max_faults = faults;
2018                         max_nid = nid;
2019                 }
2020
2021                 if (group_faults > max_group_faults) {
2022                         max_group_faults = group_faults;
2023                         max_group_nid = nid;
2024                 }
2025         }
2026
2027         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2028
2029         if (p->numa_group) {
2030                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2031                 spin_unlock_irq(group_lock);
2032                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2033         }
2034
2035         if (max_faults) {
2036                 /* Set the new preferred node */
2037                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2038                         sched_setnuma(p, max_nid);
2039
2040                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2041                         numa_migrate_preferred(p);
2042         }
2043 }
2044
2045 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2046 {
2047         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2048 }
2049
2050 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2051 {
2052         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2053                 kfree_rcu(grp, rcu);
2054 }
2055
2056 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2057                         int *priv)
2058 {
2059         struct numa_group *grp, *my_grp;
2060         struct task_struct *tsk;
2061         bool join = false;
2062         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2063         int i;
2064
2065         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2066                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2067                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2068
2069                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2070                 if (!grp)
2071                         return;
2072
2073                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2074                 grp->active_nodes = 1;
2075                 grp->max_faults_cpu = 0;
2076                 spin_lock_init(&grp->lock);
2077                 grp->gid = p->pid;
2078                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2079                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2080                                                 nr_node_ids;
2081
2082                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2083                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2084
2085                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2086
2087                 grp->nr_tasks++;
2088                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2089         }
2090
2091         rcu_read_lock();
2092         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2093
2094         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2095                 goto no_join;
2096
2097         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2098         if (!grp)
2099                 goto no_join;
2100
2101         my_grp = p->numa_group;
2102         if (grp == my_grp)
2103                 goto no_join;
2104
2105         /*
2106          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2107          * the other task will join us.
2108          */
2109         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2110                 goto no_join;
2111
2112         /*
2113          * Tie-break on the grp address.
2114          */
2115         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2116                 goto no_join;
2117
2118         /* Always join threads in the same process. */
2119         if (tsk->mm == current->mm)
2120                 join = true;
2121
2122         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2123         if (flags & TNF_SHARED)
2124                 join = true;
2125
2126         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2127         *priv = !join;
2128
2129         if (join && !get_numa_group(grp))
2130                 goto no_join;
2131
2132         rcu_read_unlock();
2133
2134         if (!join)
2135                 return;
2136
2137         BUG_ON(irqs_disabled());
2138         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2139
2140         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2141                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2142                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2143         }
2144         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2145         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2146
2147         my_grp->nr_tasks--;
2148         grp->nr_tasks++;
2149
2150         spin_unlock(&my_grp->lock);
2151         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2152
2153         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2154
2155         put_numa_group(my_grp);
2156         return;
2157
2158 no_join:
2159         rcu_read_unlock();
2160         return;
2161 }
2162
2163 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2164 {
2165         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2166         void *numa_faults = p->numa_faults;
2167         unsigned long flags;
2168         int i;
2169
2170         if (grp) {
2171                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2172                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2173                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2174                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2175
2176                 grp->nr_tasks--;
2177                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2178                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2179                 put_numa_group(grp);
2180         }
2181
2182         p->numa_faults = NULL;
2183         kfree(numa_faults);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2188  */
2189 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2190 {
2191         struct task_struct *p = current;
2192         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2193         int cpu_node = task_node(current);
2194         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2195         struct numa_group *ng;
2196         int priv;
2197
2198         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2199                 return;
2200
2201         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2202         if (!p->mm)
2203                 return;
2204
2205         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2206         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2207                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2208                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2209
2210                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2211                 if (!p->numa_faults)
2212                         return;
2213
2214                 p->total_numa_faults = 0;
2215                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2216         }
2217
2218         /*
2219          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2220          * to be private if the accessing pid has not changed
2221          */
2222         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2223                 priv = 1;
2224         } else {
2225                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2226                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2227                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2228         }
2229
2230         /*
2231          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2232          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2233          * actively using should be counted as local. This allows the
2234          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2235          */
2236         ng = p->numa_group;
2237         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2238                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2239                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2240                 local = 1;
2241
2242         task_numa_placement(p);
2243
2244         /*
2245          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2246          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2247          */
2248         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2249                 numa_migrate_preferred(p);
2250
2251         if (migrated)
2252                 p->numa_pages_migrated += pages;
2253         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2254                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2255
2256         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2257         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2258         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2259 }
2260
2261 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2262 {
2263         /*
2264          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2265          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2266          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2267          * much of an issue though, since this is just used for
2268          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2269          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2270          */
2271         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2272         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2277  * Triggered from task_tick_numa().
2278  */
2279 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2280 {
2281         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2282         struct task_struct *p = current;
2283         struct mm_struct *mm = p->mm;
2284         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2285         struct vm_area_struct *vma;
2286         unsigned long start, end;
2287         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2288         long pages, virtpages;
2289
2290         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2291
2292         work->next = work; /* protect against double add */
2293         /*
2294          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2295          *
2296          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2297          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2298          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2299          * work.
2300          */
2301         if (p->flags & PF_EXITING)
2302                 return;
2303
2304         if (!mm->numa_next_scan) {
2305                 mm->numa_next_scan = now +
2306                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2307         }
2308
2309         /*
2310          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2311          */
2312         migrate = mm->numa_next_scan;
2313         if (time_before(now, migrate))
2314                 return;
2315
2316         if (p->numa_scan_period == 0) {
2317                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2318                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2319         }
2320
2321         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2322         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2323                 return;
2324
2325         /*
2326          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2327          * the next time around.
2328          */
2329         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2330
2331         start = mm->numa_scan_offset;
2332         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2333         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2334         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2335         if (!pages)
2336                 return;
2337
2338
2339         down_read(&mm->mmap_sem);
2340         vma = find_vma(mm, start);
2341         if (!vma) {
2342                 reset_ptenuma_scan(p);
2343                 start = 0;
2344                 vma = mm->mmap;
2345         }
2346         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2347                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2348                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2349                         continue;
2350                 }
2351
2352                 /*
2353                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2354                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2355                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2356                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2357                  */
2358                 if (!vma->vm_mm ||
2359                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2360                         continue;
2361
2362                 /*
2363                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2364                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2365                  */
2366                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2367                         continue;
2368
2369                 do {
2370                         start = max(start, vma->vm_start);
2371                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2372                         end = min(end, vma->vm_end);
2373                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2374
2375                         /*
2376                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2377                          * hpages that have at least one present PTE that
2378                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2379                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2380                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2381                          * areas faster.
2382                          */
2383                         if (nr_pte_updates)
2384                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2385                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2386
2387                         start = end;
2388                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2389                                 goto out;
2390
2391                         cond_resched();
2392                 } while (end != vma->vm_end);
2393         }
2394
2395 out:
2396         /*
2397          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2398          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2399          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2400          * scanner to the start so check it now.
2401          */
2402         if (vma)
2403                 mm->numa_scan_offset = start;
2404         else
2405                 reset_ptenuma_scan(p);
2406         up_read(&mm->mmap_sem);
2407
2408         /*
2409          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2410          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2411          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2412          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2413          */
2414         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2415                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2416                 p->node_stamp += 32 * diff;
2417         }
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Drive the periodic memory faults..
2422  */
2423 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2424 {
2425         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2426         u64 period, now;
2427
2428         /*
2429          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2430          */
2431         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2432                 return;
2433
2434         /*
2435          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2436          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2437          * task needs to have done some actual work before we bother with
2438          * NUMA placement.
2439          */
2440         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2441         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2442
2443         if (now > curr->node_stamp + period) {
2444                 if (!curr->node_stamp)
2445                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2446                 curr->node_stamp += period;
2447
2448                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2449                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2450                         task_work_add(curr, work, true);
2451                 }
2452         }
2453 }
2454 #else
2455 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2456 {
2457 }
2458
2459 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2460 {
2461 }
2462
2463 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2464 {
2465 }
2466 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2467
2468 static void
2469 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2470 {
2471         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2472         if (!parent_entity(se))
2473                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2474 #ifdef CONFIG_SMP
2475         if (entity_is_task(se)) {
2476                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2477
2478                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2479                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2480         }
2481 #endif
2482         cfs_rq->nr_running++;
2483 }
2484
2485 static void
2486 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2487 {
2488         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2489         if (!parent_entity(se))
2490                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2491 #ifdef CONFIG_SMP
2492         if (entity_is_task(se)) {
2493                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2494                 list_del_init(&se->group_node);
2495         }
2496 #endif
2497         cfs_rq->nr_running--;
2498 }
2499
2500 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2501 # ifdef CONFIG_SMP
2502 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2503 {
2504         long tg_weight;
2505
2506         /*
2507          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2508          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2509          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2510          */
2511         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2512         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2513         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2514
2515         return tg_weight;
2516 }
2517
2518 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2519 {
2520         long tg_weight, load, shares;
2521
2522         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2523         load = cfs_rq->load.weight;
2524
2525         shares = (tg->shares * load);
2526         if (tg_weight)
2527                 shares /= tg_weight;
2528
2529         if (shares < MIN_SHARES)
2530                 shares = MIN_SHARES;
2531         if (shares > tg->shares)
2532                 shares = tg->shares;
2533
2534         return shares;
2535 }
2536 # else /* CONFIG_SMP */
2537 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2538 {
2539         return tg->shares;
2540 }
2541 # endif /* CONFIG_SMP */
2542 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2543                             unsigned long weight)
2544 {
2545         if (se->on_rq) {
2546                 /* commit outstanding execution time */
2547                 if (cfs_rq->curr == se)
2548                         update_curr(cfs_rq);
2549                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2550         }
2551
2552         update_load_set(&se->load, weight);
2553
2554         if (se->on_rq)
2555                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556 }
2557
2558 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2559
2560 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         struct task_group *tg;
2563         struct sched_entity *se;
2564         long shares;
2565
2566         tg = cfs_rq->tg;
2567         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2568         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2569                 return;
2570 #ifndef CONFIG_SMP
2571         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2572                 return;
2573 #endif
2574         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2575
2576         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2577 }
2578 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2579 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2580 {
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2583
2584 #ifdef CONFIG_SMP
2585 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2586 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2587         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2588         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2589         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2590         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2591         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2592         0x85aac367, 0x82cd8698,
2593 };
2594
2595 /*
2596  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2597  * over-estimates when re-combining.
2598  */
2599 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2600             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2601          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2602         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2603 };
2604
2605 /*
2606  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2607  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2608  * were generated:
2609  */
2610 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2611             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2612         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2613 };
2614
2615 /*
2616  * Approximate:
2617  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2618  */
2619 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2620 {
2621         unsigned int local_n;
2622
2623         if (!n)
2624                 return val;
2625         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2626                 return 0;
2627
2628         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2629         local_n = n;
2630
2631         /*
2632          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2633          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2634          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2635          *
2636          * To achieve constant time decay_load.
2637          */
2638         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2639                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2640                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2641         }
2642
2643         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2644         return val;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2649  * average will be: \Sum 1024*y^n
2650  *
2651  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2652  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2653  */
2654 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2655 {
2656         u32 contrib = 0;
2657
2658         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2659                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2660         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2661                 return LOAD_AVG_MAX;
2662
2663         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2664         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2665         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2666         contrib = decay_load(contrib, n);
2667         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2668 }
2669
2670 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2671
2672 /*
2673  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2674  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2675  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2676  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2677  *
2678  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2679  *      p0            p1           p2
2680  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2681  *
2682  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2683  *
2684  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2685  * following representation of historical load:
2686  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2687  *
2688  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2689  *   y^32 = 0.5
2690  *
2691  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2692  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2693  * (u_0).
2694  *
2695  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2696  * sum again by y is sufficient to update:
2697  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2698  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2699  */
2700 static __always_inline int
2701 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2702                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         u64 delta, scaled_delta, periods;
2705         u32 contrib;
2706         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2707         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2708
2709         delta = now - sa->last_update_time;
2710         /*
2711          * This should only happen when time goes backwards, which it
2712          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2713          */
2714         if ((s64)delta < 0) {
2715                 sa->last_update_time = now;
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2721          * approximation of 1us and fast to compute.
2722          */
2723         delta >>= 10;
2724         if (!delta)
2725                 return 0;
2726         sa->last_update_time = now;
2727
2728         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2729         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2730
2731         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2732         delta_w = sa->period_contrib;
2733         if (delta + delta_w >= 1024) {
2734                 decayed = 1;
2735
2736                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2737                 sa->period_contrib = 0;
2738
2739                 /*
2740                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2741                  * out how much from delta we need to complete the current
2742                  * period and accrue it.
2743                  */
2744                 delta_w = 1024 - delta_w;
2745                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2746                 if (weight) {
2747                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2748                         if (cfs_rq) {
2749                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2750                                                 weight * scaled_delta_w;
2751                         }
2752                 }
2753                 if (running)
2754                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2755
2756                 delta -= delta_w;
2757
2758                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2759                 periods = delta / 1024;
2760                 delta %= 1024;
2761
2762                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2763                 if (cfs_rq) {
2764                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2765                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2766                 }
2767                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2768
2769                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2770                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2771                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * contrib;
2774                         if (cfs_rq)
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2776                 }
2777                 if (running)
2778                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2779         }
2780
2781         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2782         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2783         if (weight) {
2784                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2785                 if (cfs_rq)
2786                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2787         }
2788         if (running)
2789                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2790
2791         sa->period_contrib += delta;
2792
2793         if (decayed) {
2794                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2795                 if (cfs_rq) {
2796                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2797                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2798                 }
2799                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2800         }
2801
2802         return decayed;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2806 /*
2807  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2808  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2809  */
2810 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2811 {
2812         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2813
2814         /*
2815          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2816          */
2817         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2818                 return;
2819
2820         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2821                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2822                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2823         }
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2828  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2829  * including the state of rq->lock, should be made.
2830  */
2831 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2832                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2833 {
2834         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2835                 return;
2836
2837         /*
2838          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2839          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2840          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2841          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2842          * the wakee more load sounds not bad.
2843          */
2844         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2845                 u64 p_last_update_time;
2846                 u64 n_last_update_time;
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849                 u64 p_last_update_time_copy;
2850                 u64 n_last_update_time_copy;
2851
2852                 do {
2853                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2854                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2855
2856                         smp_rmb();
2857
2858                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2859                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2860
2861                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2862                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2863 #else
2864                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2865                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2866 #endif
2867                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2868                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2869                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2870         }
2871 }
2872 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2875
2876 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2877
2878 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2879 {
2880         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2881         int cpu = cpu_of(rq);
2882
2883         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2884                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2885
2886                 /*
2887                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2888                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2889                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2890                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2891                  * the next tick/schedule should update.
2892                  *
2893                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2894                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2895                  * number include things like RT tasks.
2896                  *
2897                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2898                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2899                  *
2900                  * See cpu_util().
2901                  */
2902                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2903                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2904         }
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2909  *
2910  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2911  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2912  * values.
2913  */
2914 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2915         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2916         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2917         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2918         res = var - val;                                        \
2919         if (res > var)                                          \
2920                 res = 0;                                        \
2921         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2922 } while (0)
2923
2924 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2925 static inline int
2926 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2927 {
2928         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2929         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2930
2931         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2932                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2933                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2934                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2935                 removed_load = 1;
2936         }
2937
2938         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2939                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2940                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2941                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2942                 removed_util = 1;
2943         }
2944
2945         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2946                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2947
2948 #ifndef CONFIG_64BIT
2949         smp_wmb();
2950         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2951 #endif
2952
2953         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2954                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2955
2956         return decayed || removed_load;
2957 }
2958
2959 /* Update task and its cfs_rq load average */
2960 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2961 {
2962         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2963         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2964         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2965         int cpu = cpu_of(rq);
2966
2967         /*
2968          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2969          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2970          */
2971         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2972                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2973                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2974
2975         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2976                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2977 }
2978
2979 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2980 {
2981         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2982                 goto skip_aging;
2983
2984         /*
2985          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2986          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2987          */
2988         if (se->avg.last_update_time) {
2989                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2990                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2991
2992                 /*
2993                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2994                  * absent from the fair class for too long.
2995                  */
2996         }
2997
2998 skip_aging:
2999         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3000         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3001         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3002         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3003         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3004
3005         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3006 }
3007
3008 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3009 {
3010         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3011                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3012                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3013
3014         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3015         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3016         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3017         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3018
3019         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3020 }
3021
3022 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3023 static inline void
3024 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3025 {
3026         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3027         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3028         int migrated, decayed;
3029
3030         migrated = !sa->last_update_time;
3031         if (!migrated) {
3032                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3033                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3034                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3035         }
3036
3037         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3038
3039         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3040         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3041
3042         if (migrated)
3043                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3044
3045         if (decayed || migrated)
3046                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3047 }
3048
3049 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3050 static inline void
3051 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3052 {
3053         update_load_avg(se, 1);
3054
3055         cfs_rq->runnable_load_avg =
3056                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3057         cfs_rq->runnable_load_sum =
3058                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3059 }
3060
3061 #ifndef CONFIG_64BIT
3062 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3063 {
3064         u64 last_update_time_copy;
3065         u64 last_update_time;
3066
3067         do {
3068                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3069                 smp_rmb();
3070                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3071         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3072
3073         return last_update_time;
3074 }
3075 #else
3076 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3077 {
3078         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3079 }
3080 #endif
3081
3082 /*
3083  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3084  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3085  */
3086 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3087 {
3088         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3089         u64 last_update_time;
3090
3091         /*
3092          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3093          * from its (source) cfs_rq
3094          */
3095         if (se->avg.last_update_time == 0)
3096                 return;
3097
3098         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3099
3100         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3101         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3102         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3103 }
3104
3105 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3106 {
3107         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3108 }
3109
3110 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3111 {
3112         return cfs_rq->avg.load_avg;
3113 }
3114
3115 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3116
3117 #else /* CONFIG_SMP */
3118
3119 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3120 {
3121         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3122         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3123
3124         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3125 }
3126
3127 static inline void
3128 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3129 static inline void
3130 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3131 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3132
3133 static inline void
3134 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3135 static inline void
3136 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3137
3138 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3139 {
3140         return 0;
3141 }
3142
3143 #endif /* CONFIG_SMP */
3144
3145 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3146 {
3147 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3148         struct task_struct *tsk = NULL;
3149
3150         if (entity_is_task(se))
3151                 tsk = task_of(se);
3152
3153         if (se->statistics.sleep_start) {
3154                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3155
3156                 if ((s64)delta < 0)
3157                         delta = 0;
3158
3159                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3160                         se->statistics.sleep_max = delta;
3161
3162                 se->statistics.sleep_start = 0;
3163                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3164
3165                 if (tsk) {
3166                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3167                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3168                 }
3169         }
3170         if (se->statistics.block_start) {
3171                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3172
3173                 if ((s64)delta < 0)
3174                         delta = 0;
3175
3176                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3177                         se->statistics.block_max = delta;
3178
3179                 se->statistics.block_start = 0;
3180                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3181
3182                 if (tsk) {
3183                         if (tsk->in_iowait) {
3184                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3185                                 se->statistics.iowait_count++;
3186                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3187                         }
3188
3189                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3190
3191                         /*
3192                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3193                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3194                          * amount of time that the task spent sleeping:
3195                          */
3196                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3197                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3198                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3199                                                 delta >> 20);
3200                         }
3201                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3202                 }
3203         }
3204 #endif
3205 }
3206
3207 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3208 {
3209 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3210         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3211
3212         if (d < 0)
3213                 d = -d;
3214
3215         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3216                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3217 #endif
3218 }
3219
3220 static void
3221 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3222 {
3223         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3224
3225         /*
3226          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3227          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3228          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3229          * stays open at the end.
3230          */
3231         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3232                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3233
3234         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3235         if (!initial) {
3236                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3237
3238                 /*
3239                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3240                  * for a gentler effect of sleepers:
3241                  */
3242                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3243                         thresh >>= 1;
3244
3245                 vruntime -= thresh;
3246         }
3247
3248         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3249         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3250 }
3251
3252 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3253
3254 static inline void check_schedstat_required(void)
3255 {
3256 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3257         if (schedstat_enabled())
3258                 return;
3259
3260         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3261         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3262                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3263                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3264                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3265                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3266                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3267                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3268                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3269                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3270         }
3271 #endif
3272 }
3273
3274
3275 /*
3276  * MIGRATION
3277  *
3278  *      dequeue
3279  *        update_curr()
3280  *          update_min_vruntime()
3281  *        vruntime -= min_vruntime
3282  *
3283  *      enqueue
3284  *        update_curr()
3285  *          update_min_vruntime()
3286  *        vruntime += min_vruntime
3287  *
3288  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3289  * min_vruntime are up-to-date.
3290  *
3291  * WAKEUP (remote)
3292  *
3293  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3294  *        vruntime -= min_vruntime
3295  *
3296  *      enqueue
3297  *        update_curr()
3298  *          update_min_vruntime()
3299  *        vruntime += min_vruntime
3300  *
3301  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3302  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3303  */
3304
3305 static void
3306 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3307 {
3308         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3309         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3310
3311         /*
3312          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3313          * update_curr().
3314          */
3315         if (renorm && curr)
3316                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3317
3318         update_curr(cfs_rq);
3319
3320         /*
3321          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3322          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3323          * placed in the past could significantly boost this task to the
3324          * fairness detriment of existing tasks.
3325          */
3326         if (renorm && !curr)
3327                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3328
3329         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3330         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3331         update_cfs_shares(cfs_rq);
3332
3333         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3334                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3335                 if (schedstat_enabled())
3336                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3337         }
3338
3339         check_schedstat_required();
3340         if (schedstat_enabled()) {
3341                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3342                 check_spread(cfs_rq, se);
3343         }
3344         if (!curr)
3345                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3346         se->on_rq = 1;
3347
3348         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3349                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3350                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3351         }
3352 }
3353
3354 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3355 {
3356         for_each_sched_entity(se) {
3357                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3358                 if (cfs_rq->last != se)
3359                         break;
3360
3361                 cfs_rq->last = NULL;
3362         }
3363 }
3364
3365 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3366 {
3367         for_each_sched_entity(se) {
3368                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3369                 if (cfs_rq->next != se)
3370                         break;
3371
3372                 cfs_rq->next = NULL;
3373         }
3374 }
3375
3376 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3377 {
3378         for_each_sched_entity(se) {
3379                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3380                 if (cfs_rq->skip != se)
3381                         break;
3382
3383                 cfs_rq->skip = NULL;
3384         }
3385 }
3386
3387 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3388 {
3389         if (cfs_rq->last == se)
3390                 __clear_buddies_last(se);
3391
3392         if (cfs_rq->next == se)
3393                 __clear_buddies_next(se);
3394
3395         if (cfs_rq->skip == se)
3396                 __clear_buddies_skip(se);
3397 }
3398
3399 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3400
3401 static void
3402 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3403 {
3404         /*
3405          * Update run-time statistics of the 'current'.
3406          */
3407         update_curr(cfs_rq);
3408         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3409
3410         if (schedstat_enabled())
3411                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3412
3413         clear_buddies(cfs_rq, se);
3414
3415         if (se != cfs_rq->curr)
3416                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3417         se->on_rq = 0;
3418         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3419
3420         /*
3421          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3422          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3423          * movement in our normalized position.
3424          */
3425         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3426                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3427
3428         /* return excess runtime on last dequeue */
3429         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3430
3431         update_min_vruntime(cfs_rq);
3432         update_cfs_shares(cfs_rq);
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3437  */
3438 static void
3439 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3440 {
3441         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3442         struct sched_entity *se;
3443         s64 delta;
3444
3445         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3446         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3447         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3448                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3449                 /*
3450                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3451                  * re-elected due to buddy favours.
3452                  */
3453                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3454                 return;
3455         }
3456
3457         /*
3458          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3459          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3460          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3461          */
3462         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3463                 return;
3464
3465         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3466         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3467
3468         if (delta < 0)
3469                 return;
3470
3471         if (delta > ideal_runtime)
3472                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3473 }
3474
3475 static void
3476 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3477 {
3478         /* 'current' is not kept within the tree. */
3479         if (se->on_rq) {
3480                 /*
3481                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3482                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3483                  * runqueue.
3484                  */
3485                 if (schedstat_enabled())
3486                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3487                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3488                 update_load_avg(se, 1);
3489         }
3490
3491         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3492         cfs_rq->curr = se;
3493 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3494         /*
3495          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3496          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3497          * when there are only lesser-weight tasks around):
3498          */
3499         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3500                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3501                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3502         }
3503 #endif
3504         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3505 }
3506
3507 static int
3508 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3509
3510 /*
3511  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3512  * 1) keep things fair between processes/task groups
3513  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3514  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3515  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3516  */
3517 static struct sched_entity *
3518 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3519 {
3520         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3521         struct sched_entity *se;
3522
3523         /*
3524          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3525          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3526          */
3527         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3528                 left = curr;
3529
3530         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3531
3532         /*
3533          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3534          * be done without getting too unfair.
3535          */
3536         if (cfs_rq->skip == se) {
3537                 struct sched_entity *second;
3538
3539                 if (se == curr) {
3540                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3541                 } else {
3542                         second = __pick_next_entity(se);
3543                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3544                                 second = curr;
3545                 }
3546
3547                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3548                         se = second;
3549         }
3550
3551         /*
3552          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3553          */
3554         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3555                 se = cfs_rq->last;
3556
3557         /*
3558          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3559          */
3560         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3561                 se = cfs_rq->next;
3562
3563         clear_buddies(cfs_rq, se);
3564
3565         return se;
3566 }
3567
3568 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3569
3570 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3571 {
3572         /*
3573          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3574          * was not called and update_curr() has to be done:
3575          */
3576         if (prev->on_rq)
3577                 update_curr(cfs_rq);
3578
3579         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3580         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3581
3582         if (schedstat_enabled()) {
3583                 check_spread(cfs_rq, prev);
3584                 if (prev->on_rq)
3585                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3586         }
3587
3588         if (prev->on_rq) {
3589                 /* Put 'current' back into the tree. */
3590                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3591                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3592                 update_load_avg(prev, 0);
3593         }
3594         cfs_rq->curr = NULL;
3595 }
3596
3597 static void
3598 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3599 {
3600         /*
3601          * Update run-time statistics of the 'current'.
3602          */
3603         update_curr(cfs_rq);
3604
3605         /*
3606          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3607          */
3608         update_load_avg(curr, 1);
3609         update_cfs_shares(cfs_rq);
3610
3611 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3612         /*
3613          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3614          * validating it and just reschedule.
3615          */
3616         if (queued) {
3617                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3618                 return;
3619         }
3620         /*
3621          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3622          */
3623         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3624                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3625                 return;
3626 #endif
3627
3628         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3629                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3630 }
3631
3632
3633 /**************************************************
3634  * CFS bandwidth control machinery
3635  */
3636
3637 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3638
3639 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3640 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3641
3642 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3643 {
3644         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3645 }
3646
3647 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3648 {
3649         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3650 }
3651
3652 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3653 {
3654         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3655 }
3656 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3657 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3658 {
3659         return true;
3660 }
3661
3662 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3663 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3664 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3665
3666 /*
3667  * default period for cfs group bandwidth.
3668  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3669  */
3670 static inline u64 default_cfs_period(void)
3671 {
3672         return 100000000ULL;
3673 }
3674
3675 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3676 {
3677         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3678 }
3679
3680 /*
3681  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3682  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3683  * additional synchronization around rq->lock.
3684  *
3685  * requires cfs_b->lock
3686  */
3687 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3688 {
3689         u64 now;
3690
3691         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3692                 return;
3693
3694         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3695         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3696         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3697 }
3698
3699 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3700 {
3701         return &tg->cfs_bandwidth;
3702 }
3703
3704 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3705 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3706 {
3707         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3708                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3709
3710         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3711 }
3712
3713 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3714 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3715 {
3716         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3717         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3718         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3719
3720         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3721         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3722
3723         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3724         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3725                 amount = min_amount;
3726         else {
3727                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3728
3729                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3730                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3731                         cfs_b->runtime -= amount;
3732                         cfs_b->idle = 0;
3733                 }
3734         }
3735         expires = cfs_b->runtime_expires;
3736         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3737
3738         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3739         /*
3740          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3741          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3742          * issued.
3743          */
3744         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3745                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3746
3747         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3748 }
3749
3750 /*
3751  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3752  * fact that rq->clock snapshots this value.
3753  */
3754 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3755 {
3756         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3757
3758         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3759         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3760                 return;
3761
3762         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3763                 return;
3764
3765         /*
3766          * If the local deadline has passed we have to consider the
3767          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3768          * has not truly expired.
3769          *
3770          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3771          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3772          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3773          * exact equality, so a partial write will still work.
3774          */
3775
3776         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3777                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3778                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3779         } else {
3780                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3781                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3782         }
3783 }
3784
3785 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3786 {
3787         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3788         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3789         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3790
3791         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3792                 return;
3793
3794         /*
3795          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3796          * hierarchy can be throttled
3797          */
3798         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3799                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3800 }
3801
3802 static __always_inline
3803 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3804 {
3805         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3806                 return;
3807
3808         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3809 }
3810
3811 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3812 {
3813         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3814 }
3815
3816 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3817 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3818 {
3819         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3820 }
3821
3822 /*
3823  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3824  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3825  * load-balance operations.
3826  */
3827 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3828                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3829 {
3830         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3831
3832         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3833         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3834
3835         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3836                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3837 }
3838
3839 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3840 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3841 {
3842         struct rq *rq = data;
3843         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3844
3845         cfs_rq->throttle_count--;
3846 #ifdef CONFIG_SMP
3847         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3848                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3849                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3850                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3851         }
3852 #endif
3853
3854         return 0;
3855 }
3856
3857 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3858 {
3859         struct rq *rq = data;
3860         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3861
3862         /* group is entering throttled state, stop time */
3863         if (!cfs_rq->throttle_count)
3864                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3865         cfs_rq->throttle_count++;
3866
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3873         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3874         struct sched_entity *se;
3875         long task_delta, dequeue = 1;
3876         bool empty;
3877
3878         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3879
3880         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3881         rcu_read_lock();
3882         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3883         rcu_read_unlock();
3884
3885         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3886         for_each_sched_entity(se) {
3887                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3888                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3889                 if (!se->on_rq)
3890                         break;
3891
3892                 if (dequeue)
3893                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3894                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3895
3896                 if (qcfs_rq->load.weight)
3897                         dequeue = 0;
3898         }
3899
3900         if (!se)
3901                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3902
3903         cfs_rq->throttled = 1;
3904         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3905         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3906         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3907
3908         /*
3909          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3910          * distribute_cfs_runtime will not see us
3911          */
3912         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3913
3914         /*
3915          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3916          * timer is running.
3917          */
3918         if (empty)
3919                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3920
3921         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3922 }
3923
3924 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3925 {
3926         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3927         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3928         struct sched_entity *se;
3929         int enqueue = 1;
3930         long task_delta;
3931
3932         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3933
3934         cfs_rq->throttled = 0;
3935
3936         update_rq_clock(rq);
3937
3938         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3939         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3940         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3941         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3942
3943         /* update hierarchical throttle state */
3944         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3945
3946         if (!cfs_rq->load.weight)
3947                 return;
3948
3949         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3950         for_each_sched_entity(se) {
3951                 if (se->on_rq)
3952                         enqueue = 0;
3953
3954                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3955                 if (enqueue)
3956                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3957                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3958
3959                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3960                         break;
3961         }
3962
3963         if (!se)
3964                 add_nr_running(rq, task_delta);
3965
3966         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3967         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3968                 resched_curr(rq);
3969 }
3970
3971 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3972                 u64 remaining, u64 expires)
3973 {
3974         struct cfs_rq *cfs_rq;
3975         u64 runtime;
3976         u64 starting_runtime = remaining;
3977
3978         rcu_read_lock();
3979         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3980                                 throttled_list) {
3981                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3982
3983                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3984                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3985                         goto next;
3986
3987                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3988                 if (runtime > remaining)
3989                         runtime = remaining;
3990                 remaining -= runtime;
3991
3992                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3993                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3994
3995                 /* we check whether we're throttled above */
3996                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3997                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3998
3999 next:
4000                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4001
4002                 if (!remaining)
4003                         break;
4004         }
4005         rcu_read_unlock();
4006
4007         return starting_runtime - remaining;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4012  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4013  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4014  * used to track this state.
4015  */
4016 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4017 {
4018         u64 runtime, runtime_expires;
4019         int throttled;
4020
4021         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4022         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4023                 goto out_deactivate;
4024
4025         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4026         cfs_b->nr_periods += overrun;
4027
4028         /*
4029          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4030          * we're going inactive then everything else can be deferred
4031          */
4032         if (cfs_b->idle && !throttled)
4033                 goto out_deactivate;
4034
4035         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4036
4037         if (!throttled) {
4038                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4039                 cfs_b->idle = 1;
4040                 return 0;
4041         }
4042
4043         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4044         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4045
4046         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4047
4048         /*
4049          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4050          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4051          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4052          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4053          * only by limited amounts in that extreme case.
4054          */
4055         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4056                 runtime = cfs_b->runtime;
4057                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4058                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4059                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4060                                                  runtime_expires);
4061                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4062
4063                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4064
4065                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4066         }
4067
4068         /*
4069          * While we are ensured activity in the period following an
4070          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4071          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4072          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4073          */
4074         cfs_b->idle = 0;
4075
4076         return 0;
4077
4078 out_deactivate:
4079         return 1;
4080 }
4081
4082 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4083 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4084 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4085 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4086 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4087 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4088
4089 /*
4090  * Are we near the end of the current quota period?
4091  *
4092  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4093  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4094  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4095  */
4096 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4097 {
4098         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4099         u64 remaining;
4100
4101         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4102         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4103                 return 1;
4104
4105         /* is a quota refresh about to occur? */
4106         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4107         if (remaining < min_expire)
4108                 return 1;
4109
4110         return 0;
4111 }
4112
4113 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4114 {
4115         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4116
4117         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4118         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4119                 return;
4120
4121         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4122                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4123                         HRTIMER_MODE_REL);
4124 }
4125
4126 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4127 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4128 {
4129         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4130         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4131
4132         if (slack_runtime <= 0)
4133                 return;
4134
4135         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4136         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4137             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4138                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4139
4140                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4141                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4142                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4143                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4144         }
4145         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4146
4147         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4148         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4149 }
4150
4151 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4152 {
4153         if (!cfs_bandwidth_used())
4154                 return;
4155
4156         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4157                 return;
4158
4159         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4164  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4165  */
4166 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4167 {
4168         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4169         u64 expires;
4170
4171         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4172         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4173         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4174                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4175                 return;
4176         }
4177
4178         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4179                 runtime = cfs_b->runtime;
4180
4181         expires = cfs_b->runtime_expires;
4182         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4183
4184         if (!runtime)
4185                 return;
4186
4187         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4188
4189         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4190         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4191                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4192         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4193 }
4194
4195 /*
4196  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4197  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4198  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4199  */
4200 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4201 {
4202         if (!cfs_bandwidth_used())
4203                 return;
4204
4205         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4206         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4207                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4208                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4209                 struct task_group *tg;
4210
4211                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4212
4213                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4214                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4215                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4216                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4217                                 break;
4218                 }
4219                 if (tg) {
4220                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4221                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4222                 }
4223         }
4224
4225         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4226         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4227                 return;
4228
4229         /* ensure the group is not already throttled */
4230         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4231                 return;
4232
4233         /* update runtime allocation */
4234         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4235         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4236                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4237 }
4238
4239 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4240 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4241 {
4242         if (!cfs_bandwidth_used())
4243                 return false;
4244
4245         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4246                 return false;
4247
4248         /*
4249          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4250          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4251          */
4252         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4253                 return true;
4254
4255         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4256         return true;
4257 }
4258
4259 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4260 {
4261         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4262                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4263
4264         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4265
4266         return HRTIMER_NORESTART;
4267 }
4268
4269 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4270 {
4271         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4272                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4273         int overrun;
4274         int idle = 0;
4275
4276         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4277         for (;;) {
4278                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4279                 if (!overrun)
4280                         break;
4281
4282                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4283         }
4284         if (idle)
4285                 cfs_b->period_active = 0;
4286         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4287
4288         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4289 }
4290
4291 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4292 {
4293         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4294         cfs_b->runtime = 0;
4295         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4296         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4297
4298         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4299         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4300         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4301         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4302         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4303 }
4304
4305 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4306 {
4307         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4308         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4309 }
4310
4311 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4312 {
4313         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4314
4315         if (!cfs_b->period_active) {
4316                 cfs_b->period_active = 1;
4317                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4318                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4319         }
4320 }
4321
4322 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4323 {
4324         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4325         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4326                 return;
4327
4328         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4329         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4330 }
4331
4332 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4333 {
4334         struct cfs_rq *cfs_rq;
4335
4336         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4337                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4338
4339                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4340                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4341                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342         }
4343 }
4344
4345 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4346 {
4347         struct cfs_rq *cfs_rq;
4348
4349         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4350                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4351                         continue;
4352
4353                 /*
4354                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4355                  * there's some valid quota amount
4356                  */
4357                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4358                 /*
4359                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4360                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4361                  */
4362                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4363
4364                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4365                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4366         }
4367 }
4368
4369 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4370 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4371 {
4372         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4373 }
4374
4375 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4376 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4377 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4378 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4379
4380 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4381 {
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4386 {
4387         return 0;
4388 }
4389
4390 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4391                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4392 {
4393         return 0;
4394 }
4395
4396 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4397
4398 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4399 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4400 #endif
4401
4402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4403 {
4404         return NULL;
4405 }
4406 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4407 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4408 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4409
4410 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4411
4412 /**************************************************
4413  * CFS operations on tasks:
4414  */
4415
4416 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4417 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4418 {
4419         struct sched_entity *se = &p->se;
4420         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4421
4422         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4423
4424         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4425                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4426                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4427                 s64 delta = slice - ran;
4428
4429                 if (delta < 0) {
4430                         if (rq->curr == p)
4431                                 resched_curr(rq);
4432                         return;
4433                 }
4434                 hrtick_start(rq, delta);
4435         }
4436 }
4437
4438 /*
4439  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4440  * current task is from our class and nr_running is low enough
4441  * to matter.
4442  */
4443 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4444 {
4445         struct task_struct *curr = rq->curr;
4446
4447         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4448                 return;
4449
4450         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4451                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4452 }
4453 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4454 static inline void
4455 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4456 {
4457 }
4458
4459 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4460 {
4461 }
4462 #endif
4463
4464 /*
4465  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4466  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4467  * then put the task into the rbtree:
4468  */
4469 static void
4470 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4471 {
4472         struct cfs_rq *cfs_rq;
4473         struct sched_entity *se = &p->se;
4474
4475         for_each_sched_entity(se) {
4476                 if (se->on_rq)
4477                         break;
4478                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4479                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4480
4481                 /*
4482                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4483                  *
4484                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4485                  * post the final h_nr_running increment below.
4486                 */
4487                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4488                         break;
4489                 cfs_rq->h_nr_running++;
4490
4491                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4492         }
4493
4494         for_each_sched_entity(se) {
4495                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4496                 cfs_rq->h_nr_running++;
4497
4498                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4499                         break;
4500
4501                 update_load_avg(se, 1);
4502                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4503         }
4504
4505         if (!se)
4506                 add_nr_running(rq, 1);
4507
4508         hrtick_update(rq);
4509 }
4510
4511 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4512
4513 /*
4514  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4515  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4516  * update the fair scheduling stats:
4517  */
4518 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4519 {
4520         struct cfs_rq *cfs_rq;
4521         struct sched_entity *se = &p->se;
4522         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4523
4524         for_each_sched_entity(se) {
4525                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4526                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4527
4528                 /*
4529                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4530                  *
4531                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4532                  * post the final h_nr_running decrement below.
4533                 */
4534                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4535                         break;
4536                 cfs_rq->h_nr_running--;
4537
4538                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4539                 if (cfs_rq->load.weight) {
4540                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4541                         se = parent_entity(se);
4542                         /*
4543                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4544                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4545                          */
4546                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4547                                 set_next_buddy(se);
4548                         break;
4549                 }
4550                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4551         }
4552
4553         for_each_sched_entity(se) {
4554                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4555                 cfs_rq->h_nr_running--;
4556
4557                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4558                         break;
4559
4560                 update_load_avg(se, 1);
4561                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4562         }
4563
4564         if (!se)
4565                 sub_nr_running(rq, 1);
4566
4567         hrtick_update(rq);
4568 }
4569
4570 #ifdef CONFIG_SMP
4571 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4572 /*
4573  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4574  */
4575
4576 /*
4577  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4578  *
4579  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4580  *
4581  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4582  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4583  *
4584  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4585  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4586  *
4587  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4588  *
4589  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4590  *
4591  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4592  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4593  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4594  * fixed_power_int())
4595  *
4596  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4597  */
4598 #define DEGRADE_SHIFT           7
4599
4600 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4601 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4602         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4603         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4604         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4605         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4606         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4607 };
4608
4609 /*
4610  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4611  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4612  * adding any new load.
4613  */
4614 static unsigned long
4615 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4616 {
4617         int j = 0;
4618
4619         if (!missed_updates)
4620                 return load;
4621
4622         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4623                 return 0;
4624
4625         if (idx == 1)
4626                 return load >> missed_updates;
4627
4628         while (missed_updates) {
4629                 if (missed_updates % 2)
4630                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4631
4632                 missed_updates >>= 1;
4633                 j++;
4634         }
4635         return load;
4636 }
4637 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4638
4639 /**
4640  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4641  * @this_rq: The rq to update statistics for
4642  * @this_load: The current load
4643  * @pending_updates: The number of missed updates
4644  *
4645  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4646  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4647  *
4648  * This function computes a decaying average:
4649  *
4650  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4651  *
4652  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4653  * the @pending_updates argument.
4654  *
4655  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4656  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4657  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4658  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4659  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4660  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4661  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4662  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4663  *
4664  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4665  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4666  *
4667  * For regular NOHZ, this reduces to:
4668  *
4669  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4670  *
4671  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4672  * term.
4673  */
4674 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4675                             unsigned long pending_updates)
4676 {
4677         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4678         int i, scale;
4679
4680         this_rq->nr_load_updates++;
4681
4682         /* Update our load: */
4683         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4684         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4685                 unsigned long old_load, new_load;
4686
4687                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4688
4689                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4690 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4691                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4692                 if (tickless_load) {
4693                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4694                         /*
4695                          * old_load can never be a negative value because a
4696                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4697                          * original tickless_load.
4698                          */
4699                         old_load += tickless_load;
4700                 }
4701 #endif
4702                 new_load = this_load;
4703                 /*
4704                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4705                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4706                  * example.
4707                  */
4708                 if (new_load > old_load)
4709                         new_load += scale - 1;
4710
4711                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4712         }
4713
4714         sched_avg_update(this_rq);
4715 }
4716
4717 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4718 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4719 {
4720         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4721 }
4722
4723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4724 /*
4725  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4726  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4727  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4728  *
4729  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4730  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4731  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4732  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4733  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4734  *
4735  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4736  */
4737
4738 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4739                                  unsigned long curr_jiffies,
4740                                  unsigned long load)
4741 {
4742         unsigned long pending_updates;
4743
4744         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4745         if (pending_updates) {
4746                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4747                 /*
4748                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4749                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4750                  * its weighted load.
4751                  */
4752                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4753         }
4754 }
4755
4756 /*
4757  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4758  * idle balance.
4759  */
4760 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4761 {
4762         /*
4763          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4764          */
4765         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4766                 return;
4767
4768         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4769 }
4770
4771 /*
4772  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4773  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4774  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4775  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4776  */
4777 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4778 {
4779         struct rq *this_rq = this_rq();
4780
4781         /*
4782          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4783          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4784          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4785          */
4786         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4787 }
4788
4789 /*
4790  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4791  */
4792 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4793 {
4794         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4795         struct rq *this_rq = this_rq();
4796         unsigned long load;
4797
4798         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4799                 return;
4800
4801         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4802         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4803         update_rq_clock(this_rq);
4804         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4805         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4806 }
4807 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4808 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4809                                         unsigned long curr_jiffies,
4810                                         unsigned long load) { }
4811 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4812
4813 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4814 {
4815 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4816         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4817         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4818 #endif
4819         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Called from scheduler_tick()
4824  */
4825 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4826 {
4827         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4828
4829         if (tick_nohz_tick_stopped())
4830                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4831         else
4832                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4833 }
4834
4835 /*
4836  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4837  * according to the scheduling class and "nice" value.
4838  *
4839  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4840  * balance conservatively.
4841  */
4842 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4843 {
4844         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4845         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4846
4847         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4848                 return total;
4849
4850         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4851 }
4852
4853 /*
4854  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4855  * according to the scheduling class and "nice" value.
4856  */
4857 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4858 {
4859         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4860         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4861
4862         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4863                 return total;
4864
4865         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4866 }
4867
4868 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4869 {
4870         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4871 }
4872
4873 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4874 {
4875         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4876 }
4877
4878 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4879 {
4880         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4881         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4882         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4883
4884         if (nr_running)
4885                 return load_avg / nr_running;
4886
4887         return 0;
4888 }
4889
4890 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4891 /*
4892  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4893  *
4894  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4895  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4896  * can calculate the shift in shares.
4897  *
4898  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4899  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4900  * total group weight.
4901  *
4902  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4903  * distribution (s_i) using:
4904  *
4905  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4906  *
4907  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4908  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4909  * shares distribution (s_i):
4910  *
4911  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4912  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4913  *
4914  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4915  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4916  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4917  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4918  *
4919  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4920  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4921  *
4922  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4923  *
4924  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4925  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4926  * weight and shares distributions like:
4927  *
4928  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4929  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4930  *
4931  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4932  *
4933  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4934  *
4935  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4936  *
4937  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4938  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4939  * 4/7) times the weight of the group.
4940  */
4941 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4942 {
4943         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4944
4945         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4946                 return wl;
4947
4948         for_each_sched_entity(se) {
4949                 long w, W;
4950
4951                 tg = se->my_q->tg;
4952
4953                 /*
4954                  * W = @wg + \Sum rw_j
4955                  */
4956                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4957
4958                 /*
4959                  * w = rw_i + @wl
4960                  */
4961                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4962
4963                 /*
4964                  * wl = S * s'_i; see (2)
4965                  */
4966                 if (W > 0 && w < W)
4967                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4968                 else
4969                         wl = tg->shares;
4970
4971                 /*
4972                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4973                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4974                  * calc_cfs_shares().
4975                  */
4976                 if (wl < MIN_SHARES)
4977                         wl = MIN_SHARES;
4978
4979                 /*
4980                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4981                  */
4982                 wl -= se->avg.load_avg;
4983
4984                 /*
4985                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4986                  * the final effective load change on the root group. Since
4987                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4988                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4989                  * resulting from this level per the above.
4990                  */
4991                 wg = 0;
4992         }
4993
4994         return wl;
4995 }
4996 #else
4997
4998 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4999 {
5000         return wl;
5001 }
5002
5003 #endif
5004
5005 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5006 {
5007         /*
5008          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5009          * jiffy will not have built up many flips.
5010          */
5011         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5012                 current->wakee_flips >>= 1;
5013                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5014         }
5015
5016         if (current->last_wakee != p) {
5017                 current->last_wakee = p;
5018                 current->wakee_flips++;
5019         }
5020 }
5021
5022 /*
5023  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5024  *
5025  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5026  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5027  *
5028  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5029  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5030  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5031  *
5032  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5033  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5034  *
5035  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5036  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5037  * socket size.
5038  */
5039 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5040 {
5041         unsigned int master = current->wakee_flips;
5042         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5043         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5044
5045         if (master < slave)
5046                 swap(master, slave);
5047         if (slave < factor || master < slave * factor)
5048                 return 0;
5049         return 1;
5050 }
5051
5052 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5053 {
5054         s64 this_load, load;
5055         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5056         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5057         struct task_group *tg;
5058         unsigned long weight;
5059         int balanced;
5060
5061         idx       = sd->wake_idx;
5062         this_cpu  = smp_processor_id();
5063         prev_cpu  = task_cpu(p);
5064         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5065         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5066
5067         /*
5068          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5069          * effect of the currently running task from the load
5070          * of the current CPU:
5071          */
5072         if (sync) {
5073                 tg = task_group(current);
5074                 weight = current->se.avg.load_avg;
5075
5076                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5077                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5078         }
5079
5080         tg = task_group(p);
5081         weight = p->se.avg.load_avg;
5082
5083         /*
5084          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5085          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5086          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5087          * about that, so that's good too.
5088          *
5089          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5090          * task to be woken on this_cpu.
5091          */
5092         this_eff_load = 100;
5093         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5094
5095         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5096         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5097
5098         if (this_load > 0) {
5099                 this_eff_load *= this_load +
5100                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5101
5102                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5103         }
5104
5105         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5106
5107         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5108
5109         if (!balanced)
5110                 return 0;
5111
5112         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5113         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5114
5115         return 1;
5116 }
5117
5118 /*
5119  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5120  * domain.
5121  */
5122 static struct sched_group *
5123 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5124                   int this_cpu, int sd_flag)
5125 {
5126         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5127         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5128         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5129         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5130
5131         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5132                 load_idx = sd->wake_idx;
5133
5134         do {
5135                 unsigned long load, avg_load;
5136                 int local_group;
5137                 int i;
5138
5139                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5140                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5141                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5142                         continue;
5143
5144                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5145                                                sched_group_cpus(group));
5146
5147                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5148                 avg_load = 0;
5149
5150                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5151                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5152                         if (local_group)
5153                                 load = source_load(i, load_idx);
5154                         else
5155                                 load = target_load(i, load_idx);
5156
5157                         avg_load += load;
5158                 }
5159
5160                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5161                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5162
5163                 if (local_group) {
5164                         this_load = avg_load;
5165                 } else if (avg_load < min_load) {
5166                         min_load = avg_load;
5167                         idlest = group;
5168                 }
5169         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5170
5171         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5172                 return NULL;
5173         return idlest;
5174 }
5175
5176 /*
5177  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5178  */
5179 static int
5180 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5181 {
5182         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5183         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5184         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5185         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5186         int shallowest_idle_cpu = -1;
5187         int i;
5188
5189         /* Traverse only the allowed CPUs */
5190         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5191                 if (idle_cpu(i)) {
5192                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5193                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5194                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5195                                 /*
5196                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5197                                  * has the smallest exit latency irrespective
5198                                  * of any idle timestamp.
5199                                  */
5200                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5201                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5202                                 shallowest_idle_cpu = i;
5203                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5204                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5205                                 /*
5206                                  * If equal or no active idle state, then
5207                                  * the most recently idled CPU might have
5208                                  * a warmer cache.
5209                                  */
5210                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5211                                 shallowest_idle_cpu = i;
5212                         }
5213                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5214                         load = weighted_cpuload(i);
5215                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5216                                 min_load = load;
5217                                 least_loaded_cpu = i;
5218                         }
5219                 }
5220         }
5221
5222         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5223 }
5224
5225 /*
5226  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5227  */
5228 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5229 {
5230         struct sched_domain *sd;
5231         struct sched_group *sg;
5232         int i = task_cpu(p);
5233
5234         if (idle_cpu(target))
5235                 return target;
5236
5237         /*
5238          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5239          */
5240         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5241                 return i;
5242
5243         /*
5244          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5245          *
5246          * A completely idle sched group at higher domains is more
5247          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5248          * domains have smaller groups and usually share hardware
5249          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5250          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5251          * on the shared cpu pipeline.
5252          *
5253          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5254          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5255          * returning 'target', which we've already established, isn't
5256          * idle.
5257          */
5258         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5259         for_each_lower_domain(sd) {
5260                 sg = sd->groups;
5261                 do {
5262                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5263                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5264                                 goto next;
5265
5266                         /* Ensure the entire group is idle */
5267                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5268                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5269                                         goto next;
5270                         }
5271
5272                         /*
5273                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5274                          * whole group is idle.
5275                          */
5276                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5277                                         tsk_cpus_allowed(p));
5278                         goto done;
5279 next:
5280                         sg = sg->next;
5281                 } while (sg != sd->groups);
5282         }
5283 done:
5284         return target;
5285 }
5286
5287 /*
5288  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5289  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5290  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5291  * CFS task (ie cpu_capacity).
5292  *
5293  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5294  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5295  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5296  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5297  * (arch_scale_freq_capacity()).
5298  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5299  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5300  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5301  *
5302  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5303  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5304  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5305  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5306  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5307  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5308  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5309  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5310  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5311  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5312  */
5313 static int cpu_util(int cpu)
5314 {
5315         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5316         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5317
5318         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5319 }
5320
5321 /*
5322  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5323  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5324  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5325  *
5326  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5327  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5328  *
5329  * Returns the target cpu number.
5330  *
5331  * preempt must be disabled.
5332  */
5333 static int
5334 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5335 {
5336         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5337         int cpu = smp_processor_id();
5338         int new_cpu = prev_cpu;
5339         int want_affine = 0;
5340         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5341
5342         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5343                 record_wakee(p);
5344                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5345         }
5346
5347         rcu_read_lock();
5348         for_each_domain(cpu, tmp) {
5349                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5350                         break;
5351
5352                 /*
5353                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5354                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5355                  */
5356                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5357                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5358                         affine_sd = tmp;
5359                         break;
5360                 }
5361
5362                 if (tmp->flags & sd_flag)
5363                         sd = tmp;
5364                 else if (!want_affine)
5365                         break;
5366         }
5367
5368         if (affine_sd) {
5369                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5370                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5371                         new_cpu = cpu;
5372         }
5373
5374         if (!sd) {
5375                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5376                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5377
5378         } else while (sd) {
5379                 struct sched_group *group;
5380                 int weight;
5381
5382                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5383                         sd = sd->child;
5384                         continue;
5385                 }
5386
5387                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5388                 if (!group) {
5389                         sd = sd->child;
5390                         continue;
5391                 }
5392
5393                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5394                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5395                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5396                         sd = sd->child;
5397                         continue;
5398                 }
5399
5400                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5401                 cpu = new_cpu;
5402                 weight = sd->span_weight;
5403                 sd = NULL;
5404                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5405                         if (weight <= tmp->span_weight)
5406                                 break;
5407                         if (tmp->flags & sd_flag)
5408                                 sd = tmp;
5409                 }
5410                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5411         }
5412         rcu_read_unlock();
5413
5414         return new_cpu;
5415 }
5416
5417 /*
5418  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5419  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5420  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5421  */
5422 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5423 {
5424         /*
5425          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5426          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5427          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5428          * the task on the new runqueue.
5429          */
5430         if (p->state == TASK_WAKING) {
5431                 struct sched_entity *se = &p->se;
5432                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5433                 u64 min_vruntime;
5434
5435 #ifndef CONFIG_64BIT
5436                 u64 min_vruntime_copy;
5437
5438                 do {
5439                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5440                         smp_rmb();
5441                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5442                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5443 #else
5444                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5445 #endif
5446
5447                 se->vruntime -= min_vruntime;
5448         }
5449
5450         /*
5451          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5452          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5453          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5454          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5455          * load sounds not bad.
5456          */
5457         remove_entity_load_avg(&p->se);
5458
5459         /* Tell new CPU we are migrated */
5460         p->se.avg.last_update_time = 0;
5461
5462         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5463         p->se.exec_start = 0;
5464 }
5465
5466 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5467 {
5468         remove_entity_load_avg(&p->se);
5469 }
5470 #endif /* CONFIG_SMP */
5471
5472 static unsigned long
5473 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5474 {
5475         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5476
5477         /*
5478          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5479          * to virtual-time in his units.
5480          *
5481          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5482          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5483          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5484          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5485          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5486          *
5487          * This is especially important for buddies when the leftmost
5488          * task is higher priority than the buddy.
5489          */
5490         return calc_delta_fair(gran, se);
5491 }
5492
5493 /*
5494  * Should 'se' preempt 'curr'.
5495  *
5496  *             |s1
5497  *        |s2
5498  *   |s3
5499  *         g
5500  *      |<--->|c
5501  *
5502  *  w(c, s1) = -1
5503  *  w(c, s2) =  0
5504  *  w(c, s3) =  1
5505  *
5506  */
5507 static int
5508 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5509 {
5510         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5511
5512         if (vdiff <= 0)
5513                 return -1;
5514
5515         gran = wakeup_gran(curr, se);
5516         if (vdiff > gran)
5517                 return 1;
5518
5519         return 0;
5520 }
5521
5522 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5523 {
5524         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5525                 return;
5526
5527         for_each_sched_entity(se)
5528                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5529 }
5530
5531 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5532 {
5533         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5534                 return;
5535
5536         for_each_sched_entity(se)
5537                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5538 }
5539
5540 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5541 {
5542         for_each_sched_entity(se)
5543                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5544 }
5545
5546 /*
5547  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5548  */
5549 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5550 {
5551         struct task_struct *curr = rq->curr;
5552         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5553         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5554         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5555         int next_buddy_marked = 0;
5556
5557         if (unlikely(se == pse))
5558                 return;
5559
5560         /*
5561          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5562          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5563          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5564          * next-buddy nomination below.
5565          */
5566         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5567                 return;
5568
5569         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5570                 set_next_buddy(pse);
5571                 next_buddy_marked = 1;
5572         }
5573
5574         /*
5575          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5576          * wake up path.
5577          *
5578          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5579          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5580          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5581          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5582          * below.
5583          */
5584         if (test_tsk_need_resched(curr))
5585                 return;
5586
5587         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5588         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5589             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5590                 goto preempt;
5591
5592         /*
5593          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5594          * is driven by the tick):
5595          */
5596         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5597                 return;
5598
5599         find_matching_se(&se, &pse);
5600         update_curr(cfs_rq_of(se));
5601         BUG_ON(!pse);
5602         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5603                 /*
5604                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5605                  * triggering this preemption.
5606                  */
5607                 if (!next_buddy_marked)
5608                         set_next_buddy(pse);
5609                 goto preempt;
5610         }
5611
5612         return;
5613
5614 preempt:
5615         resched_curr(rq);
5616         /*
5617          * Only set the backward buddy when the current task is still
5618          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5619          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5620          * point, either of which can * drop the rq lock.
5621          *
5622          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5623          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5624          */
5625         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5626                 return;
5627
5628         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5629                 set_last_buddy(se);
5630 }
5631
5632 static struct task_struct *
5633 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5634 {
5635         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5636         struct sched_entity *se;
5637         struct task_struct *p;
5638         int new_tasks;
5639
5640 again:
5641 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5642         if (!cfs_rq->nr_running)
5643                 goto idle;
5644
5645         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5646                 goto simple;
5647
5648         /*
5649          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5650          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5651          *
5652          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5653          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5654          */
5655
5656         do {
5657                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5658
5659                 /*
5660                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5661                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5662                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5663                  * forget we've ever seen it.
5664                  */
5665                 if (curr) {
5666                         if (curr->on_rq)
5667                                 update_curr(cfs_rq);
5668                         else
5669                                 curr = NULL;
5670
5671                         /*
5672                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5673                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5674                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5675                          * be correct.
5676                          */
5677                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5678                                 goto simple;
5679                 }
5680
5681                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5682                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5683         } while (cfs_rq);
5684
5685         p = task_of(se);
5686
5687         /*
5688          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5689          * is a different task than we started out with, try and touch the
5690          * least amount of cfs_rqs.
5691          */
5692         if (prev != p) {
5693                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5694
5695                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5696                         int se_depth = se->depth;
5697                         int pse_depth = pse->depth;
5698
5699                         if (se_depth <= pse_depth) {
5700                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5701                                 pse = parent_entity(pse);
5702                         }
5703                         if (se_depth >= pse_depth) {
5704                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5705                                 se = parent_entity(se);
5706                         }
5707                 }
5708
5709                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5710                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5711         }
5712
5713         if (hrtick_enabled(rq))
5714                 hrtick_start_fair(rq, p);
5715
5716         return p;
5717 simple:
5718         cfs_rq = &rq->cfs;
5719 #endif
5720
5721         if (!cfs_rq->nr_running)
5722                 goto idle;
5723
5724         put_prev_task(rq, prev);
5725
5726         do {
5727                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5728                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5729                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5730         } while (cfs_rq);
5731
5732         p = task_of(se);
5733
5734         if (hrtick_enabled(rq))
5735                 hrtick_start_fair(rq, p);
5736
5737         return p;
5738
5739 idle:
5740         /*
5741          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5742          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5743          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5744          * re-start the picking loop.
5745          */
5746         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5747         new_tasks = idle_balance(rq);
5748         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5749         /*
5750          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5751          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5752          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5753          */
5754         if (new_tasks < 0)
5755                 return RETRY_TASK;
5756
5757         if (new_tasks > 0)
5758                 goto again;
5759
5760         return NULL;
5761 }
5762
5763 /*
5764  * Account for a descheduled task:
5765  */
5766 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5767 {
5768         struct sched_entity *se = &prev->se;
5769         struct cfs_rq *cfs_rq;
5770
5771         for_each_sched_entity(se) {
5772                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5773                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5774         }
5775 }
5776
5777 /*
5778  * sched_yield() is very simple
5779  *
5780  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5781  */
5782 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5783 {
5784         struct task_struct *curr = rq->curr;
5785         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5786         struct sched_entity *se = &curr->se;
5787
5788         /*
5789          * Are we the only task in the tree?
5790          */
5791         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5792                 return;
5793
5794         clear_buddies(cfs_rq, se);
5795
5796         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5797                 update_rq_clock(rq);
5798                 /*
5799                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5800                  */
5801                 update_curr(cfs_rq);
5802                 /*
5803                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5804                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5805                  * and double the fastpath cost.
5806                  */
5807                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5808         }
5809
5810         set_skip_buddy(se);
5811 }
5812
5813 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5814 {
5815         struct sched_entity *se = &p->se;
5816
5817         /* throttled hierarchies are not runnable */
5818         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5819                 return false;
5820
5821         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5822         set_next_buddy(se);
5823
5824         yield_task_fair(rq);
5825
5826         return true;
5827 }
5828
5829 #ifdef CONFIG_SMP
5830 /**************************************************
5831  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5832  *
5833  * BASICS
5834  *
5835  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5836  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5837  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5838  *
5839  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5840  *
5841  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5842  * W_i,0 is defined as:
5843  *
5844  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5845  *
5846  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5847  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5848  *
5849  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5850  * weight:
5851  *
5852  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5853  *
5854  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5855  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5856  * can also include other factors [XXX].
5857  *
5858  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5859  * directly from (1):
5860  *
5861  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5862  *
5863  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5864  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5865  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5866  *
5867  * [XXX expand on:
5868  *     - infeasible weights;
5869  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5870  *
5871  *
5872  * SCHED DOMAINS
5873  *
5874  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5875  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5876  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5877  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5878  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5879  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5880  * the groups.
5881  *
5882  * This yields:
5883  *
5884  *     log_2 n     1     n
5885  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5886  *     i = 0      2^i   2^i
5887  *                               `- size of each group
5888  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5889  *         |         `- freq
5890  *         `- sum over all levels
5891  *
5892  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5893  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5894  *
5895  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5896  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5897  *
5898  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5899  *
5900  *             log_2 n     
5901  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5902  *             k = 0
5903  *
5904  * And you'll find that:
5905  *
5906  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5907  *
5908  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5909  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5910  * of:
5911  *
5912  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5913  *
5914  *
5915  * WORK CONSERVING
5916  *
5917  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5918  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5919  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5920  *
5921  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5922  * time.
5923  *
5924  * [XXX more?]
5925  *
5926  *
5927  * CGROUPS
5928  *
5929  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5930  *
5931  *                                s_k,i
5932  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5933  *                                 S_k
5934  *
5935  * Where
5936  *
5937  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5938  *
5939  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5940  *
5941  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5942  * property.
5943  *
5944  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5945  *      rewrite all of this once again.]
5946  */ 
5947
5948 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5949
5950 enum fbq_type { regular, remote, all };
5951
5952 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5953 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5954 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5955 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5956
5957 struct lb_env {
5958         struct sched_domain     *sd;
5959
5960         struct rq               *src_rq;
5961         int                     src_cpu;
5962
5963         int                     dst_cpu;
5964         struct rq               *dst_rq;
5965
5966         struct cpumask          *dst_grpmask;
5967         int                     new_dst_cpu;
5968         enum cpu_idle_type      idle;
5969         long                    imbalance;
5970         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5971         struct cpumask          *cpus;
5972
5973         unsigned int            flags;
5974
5975         unsigned int            loop;
5976         unsigned int            loop_break;
5977         unsigned int            loop_max;
5978
5979         enum fbq_type           fbq_type;
5980         struct list_head        tasks;
5981 };
5982
5983 /*
5984  * Is this task likely cache-hot:
5985  */
5986 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5987 {
5988         s64 delta;
5989
5990         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5991
5992         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5993                 return 0;
5994
5995         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5996                 return 0;
5997
5998         /*
5999          * Buddy candidates are cache hot:
6000          */
6001         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6002                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6003                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6004                 return 1;
6005
6006         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6007                 return 1;
6008         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6009                 return 0;
6010
6011         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6012
6013         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6014 }
6015
6016 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6017 /*
6018  * Returns 1, if task migration degrades locality
6019  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6020  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6021  */
6022 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6023 {
6024         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6025         unsigned long src_faults, dst_faults;
6026         int src_nid, dst_nid;
6027
6028         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6029                 return -1;
6030
6031         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6032                 return -1;
6033
6034         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6035         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6036
6037         if (src_nid == dst_nid)
6038                 return -1;
6039
6040         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6041         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6042                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6043                         return 1;
6044                 else
6045                         return -1;
6046         }
6047
6048         /* Encourage migration to the preferred node. */
6049         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6050                 return 0;
6051
6052         if (numa_group) {
6053                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6054                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6055         } else {
6056                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6057                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6058         }
6059
6060         return dst_faults < src_faults;
6061 }
6062
6063 #else
6064 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6065                                              struct lb_env *env)
6066 {
6067         return -1;
6068 }
6069 #endif
6070
6071 /*
6072  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6073  */
6074 static
6075 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6076 {
6077         int tsk_cache_hot;
6078
6079         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6080
6081         /*
6082          * We do not migrate tasks that are:
6083          * 1) throttled_lb_pair, or
6084          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6085          * 3) running (obviously), or
6086          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6087          */
6088         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6089                 return 0;
6090
6091         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6092                 int cpu;
6093
6094                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6095
6096                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6097
6098                 /*
6099                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6100                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6101                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6102                  *
6103                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6104                  * one in current iteration.
6105                  */
6106                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6107                         return 0;
6108
6109                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6110                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6111                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6112                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6113                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6114                                 break;
6115                         }
6116                 }
6117
6118                 return 0;
6119         }
6120
6121         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6122         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6123
6124         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6125                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6126                 return 0;
6127         }
6128
6129         /*
6130          * Aggressive migration if:
6131          * 1) destination numa is preferred
6132          * 2) task is cache cold, or
6133          * 3) too many balance attempts have failed.
6134          */
6135         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6136         if (tsk_cache_hot == -1)
6137                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6138
6139         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6140             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6141                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6142                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6143                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6144                 }
6145                 return 1;
6146         }
6147
6148         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6149         return 0;
6150 }
6151
6152 /*
6153  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6154  */
6155 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6156 {
6157         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6158
6159         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6160         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6161         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6162 }
6163
6164 /*
6165  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6166  * part of active balancing operations within "domain".
6167  *
6168  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6169  */
6170 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6171 {
6172         struct task_struct *p, *n;
6173
6174         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6175
6176         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6177                 if (!can_migrate_task(p, env))
6178                         continue;
6179
6180                 detach_task(p, env);
6181
6182                 /*
6183                  * Right now, this is only the second place where
6184                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6185                  * so we can safely collect stats here rather than
6186                  * inside detach_tasks().
6187                  */
6188                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6189                 return p;
6190         }
6191         return NULL;
6192 }
6193
6194 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6195
6196 /*
6197  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6198  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6199  *
6200  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6201  */
6202 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6203 {
6204         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6205         struct task_struct *p;
6206         unsigned long load;
6207         int detached = 0;
6208
6209         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6210
6211         if (env->imbalance <= 0)
6212                 return 0;
6213
6214         while (!list_empty(tasks)) {
6215                 /*
6216                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6217                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6218                  */
6219                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6220                         break;
6221
6222                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6223
6224                 env->loop++;
6225                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6226                 if (env->loop > env->loop_max)
6227                         break;
6228
6229                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6230                 if (env->loop > env->loop_break) {
6231                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6232                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6233                         break;
6234                 }
6235
6236                 if (!can_migrate_task(p, env))
6237                         goto next;
6238
6239                 load = task_h_load(p);
6240
6241                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6242                         goto next;
6243
6244                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6245                         goto next;
6246
6247                 detach_task(p, env);
6248                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6249
6250                 detached++;
6251                 env->imbalance -= load;
6252
6253 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6254                 /*
6255                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6256                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6257                  * the critical section.
6258                  */
6259                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6260                         break;
6261 #endif
6262
6263                 /*
6264                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6265                  * weighted load.
6266                  */
6267                 if (env->imbalance <= 0)
6268                         break;
6269
6270                 continue;
6271 next:
6272                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6273         }
6274
6275         /*
6276          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6277          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6278          * than inside detach_one_task().
6279          */
6280         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6281
6282         return detached;
6283 }
6284
6285 /*
6286  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6287  */
6288 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6289 {
6290         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6291
6292         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6293         activate_task(rq, p, 0);
6294         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6295         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6296 }
6297
6298 /*
6299  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6300  * its new rq.
6301  */
6302 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6303 {
6304         raw_spin_lock(&rq->lock);
6305         attach_task(rq, p);
6306         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6307 }
6308
6309 /*
6310  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6311  * new rq.
6312  */
6313 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6314 {
6315         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6316         struct task_struct *p;
6317
6318         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6319
6320         while (!list_empty(tasks)) {
6321                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6322                 list_del_init(&p->se.group_node);
6323
6324                 attach_task(env->dst_rq, p);
6325         }
6326
6327         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6328 }
6329
6330 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6331 static void update_blocked_averages(int cpu)
6332 {
6333         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6334         struct cfs_rq *cfs_rq;
6335         unsigned long flags;
6336
6337         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6338         update_rq_clock(rq);
6339
6340         /*
6341          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6342          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6343          */
6344         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6345                 /* throttled entities do not contribute to load */
6346                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6347                         continue;
6348
6349                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6350                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6351         }
6352         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6353 }
6354
6355 /*
6356  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6357  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6358  * group is a fraction of its parents load.
6359  */
6360 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6361 {
6362         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6363         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6364         unsigned long now = jiffies;
6365         unsigned long load;
6366
6367         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6368                 return;
6369
6370         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6371         for_each_sched_entity(se) {
6372                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6373                 cfs_rq->h_load_next = se;
6374                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6375                         break;
6376         }
6377
6378         if (!se) {
6379                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6380                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6381         }
6382
6383         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6384                 load = cfs_rq->h_load;
6385                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6386                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6387                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6388                 cfs_rq->h_load = load;
6389                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6390         }
6391 }
6392
6393 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6394 {
6395         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6396
6397         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6398         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6399                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6400 }
6401 #else
6402 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6403 {
6404         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6405         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6406         unsigned long flags;
6407
6408         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6409         update_rq_clock(rq);
6410         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6411         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6412 }
6413
6414 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6415 {
6416         return p->se.avg.load_avg;
6417 }
6418 #endif
6419
6420 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6421
6422 enum group_type {
6423         group_other = 0,
6424         group_imbalanced,
6425         group_overloaded,
6426 };
6427
6428 /*
6429  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6430  */
6431 struct sg_lb_stats {
6432         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6433         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6434         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6435         unsigned long load_per_task;
6436         unsigned long group_capacity;
6437         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6438         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6439         unsigned int idle_cpus;
6440         unsigned int group_weight;
6441         enum group_type group_type;
6442         int group_no_capacity;
6443 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6444         unsigned int nr_numa_running;
6445         unsigned int nr_preferred_running;
6446 #endif
6447 };
6448
6449 /*
6450  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6451  *               during load balancing.
6452  */
6453 struct sd_lb_stats {
6454         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6455         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6456         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6457         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6458         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6459
6460         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6461         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6462 };
6463
6464 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6465 {
6466         /*
6467          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6468          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6469          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6470          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6471          */
6472         *sds = (struct sd_lb_stats){
6473                 .busiest = NULL,
6474                 .local = NULL,
6475                 .total_load = 0UL,
6476                 .total_capacity = 0UL,
6477                 .busiest_stat = {
6478                         .avg_load = 0UL,
6479                         .sum_nr_running = 0,
6480                         .group_type = group_other,
6481                 },
6482         };
6483 }
6484
6485 /**
6486  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6487  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6488  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6489  *
6490  * Return: The load index.
6491  */
6492 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6493                                         enum cpu_idle_type idle)
6494 {
6495         int load_idx;
6496
6497         switch (idle) {
6498         case CPU_NOT_IDLE:
6499                 load_idx = sd->busy_idx;
6500                 break;
6501
6502         case CPU_NEWLY_IDLE:
6503                 load_idx = sd->newidle_idx;
6504                 break;
6505         default:
6506                 load_idx = sd->idle_idx;
6507                 break;
6508         }
6509
6510         return load_idx;
6511 }
6512
6513 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6514 {
6515         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6516         u64 total, used, age_stamp, avg;
6517         s64 delta;
6518
6519         /*
6520          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6521          * we read them once before doing sanity checks on them.
6522          */
6523         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6524         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6525         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6526
6527         if (unlikely(delta < 0))
6528                 delta = 0;
6529
6530         total = sched_avg_period() + delta;
6531
6532         used = div_u64(avg, total);
6533
6534         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6535                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6536
6537         return 1;
6538 }
6539
6540 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6541 {
6542         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6543         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6544
6545         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6546
6547         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6548         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6549
6550         if (!capacity)
6551                 capacity = 1;
6552
6553         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6554         sdg->sgc->capacity = capacity;
6555 }
6556
6557 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6558 {
6559         struct sched_domain *child = sd->child;
6560         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6561         unsigned long capacity;
6562         unsigned long interval;
6563
6564         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6565         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6566         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6567
6568         if (!child) {
6569                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6570                 return;
6571         }
6572
6573         capacity = 0;
6574
6575         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6576                 /*
6577                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6578                  * span the current group.
6579                  */
6580
6581                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6582                         struct sched_group_capacity *sgc;
6583                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6584
6585                         /*
6586                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6587                          * gets here before we've attached the domains to the
6588                          * runqueues.
6589                          *
6590                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6591                          * in update_cpu_capacity().
6592                          *
6593                          * This avoids capacity from being 0 and
6594                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6595                          */
6596                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6597                                 capacity += capacity_of(cpu);
6598                                 continue;
6599                         }
6600
6601                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6602                         capacity += sgc->capacity;
6603                 }
6604         } else  {
6605                 /*
6606                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6607                  * span the current group.
6608                  */ 
6609
6610                 group = child->groups;
6611                 do {
6612                         capacity += group->sgc->capacity;
6613                         group = group->next;
6614                 } while (group != child->groups);
6615         }
6616
6617         sdg->sgc->capacity = capacity;
6618 }
6619
6620 /*
6621  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6622  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6623  * Return true is the capacity is reduced
6624  */
6625 static inline int
6626 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6627 {
6628         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6629                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6630 }
6631
6632 /*
6633  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6634  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6635  *
6636  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6637  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6638  * Something like:
6639  *
6640  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6641  *              *     * * *
6642  *
6643  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6644  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6645  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6646  *
6647  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6648  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6649  * moving tasks due to affinity constraints.
6650  *
6651  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6652  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6653  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6654  * to create an effective group imbalance.
6655  *
6656  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6657  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6658  * subtle and fragile situation.
6659  */
6660
6661 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6662 {
6663         return group->sgc->imbalance;
6664 }
6665
6666 /*
6667  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6668  * be used by some tasks.
6669  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6670  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6671  * available capacity for CFS tasks.
6672  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6673  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6674  * capacity in meaningful for the load balancer.
6675  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6676  * any benefit for the load balance.
6677  */
6678 static inline bool
6679 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6680 {
6681         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6682                 return true;
6683
6684         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6685                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6686                 return true;
6687
6688         return false;
6689 }
6690
6691 /*
6692  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6693  *  handle.
6694  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6695  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6696  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6697  *  false.
6698  */
6699 static inline bool
6700 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6701 {
6702         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6703                 return false;
6704
6705         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6706                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6707                 return true;
6708
6709         return false;
6710 }
6711
6712 static inline enum
6713 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6714                           struct sg_lb_stats *sgs)
6715 {
6716         if (sgs->group_no_capacity)
6717                 return group_overloaded;
6718
6719         if (sg_imbalanced(group))
6720                 return group_imbalanced;
6721
6722         return group_other;
6723 }
6724
6725 /**
6726  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6727  * @env: The load balancing environment.
6728  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6729  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6730  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6731  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6732  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6733  */
6734 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6735                         struct sched_group *group, int load_idx,
6736                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6737                         bool *overload)
6738 {
6739         unsigned long load;
6740         int i, nr_running;
6741
6742         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6743
6744         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6745                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6746
6747                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6748                 if (local_group)
6749                         load = target_load(i, load_idx);
6750                 else
6751                         load = source_load(i, load_idx);
6752
6753                 sgs->group_load += load;
6754                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6755                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6756
6757                 nr_running = rq->nr_running;
6758                 if (nr_running > 1)
6759                         *overload = true;
6760
6761 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6762                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6763                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6764 #endif
6765                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6766                 /*
6767                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6768                  */
6769                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6770                         sgs->idle_cpus++;
6771         }
6772
6773         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6774         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6775         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6776
6777         if (sgs->sum_nr_running)
6778                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6779
6780         sgs->group_weight = group->group_weight;
6781
6782         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6783         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6784 }
6785
6786 /**
6787  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6788  * @env: The load balancing environment.
6789  * @sds: sched_domain statistics
6790  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6791  * @sgs: sched_group statistics
6792  *
6793  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6794  * busiest group.
6795  *
6796  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6797  * busiest group. %false otherwise.
6798  */
6799 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6800                                    struct sd_lb_stats *sds,
6801                                    struct sched_group *sg,
6802                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6803 {
6804         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6805
6806         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6807                 return true;
6808
6809         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6810                 return false;
6811
6812         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6813                 return false;
6814
6815         /* This is the busiest node in its class. */
6816         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6817                 return true;
6818
6819         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6820         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6821                 return true;
6822         /*
6823          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6824          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6825          * higher than ourself as busy.
6826          */
6827         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6828                 if (!sds->busiest)
6829                         return true;
6830
6831                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6832                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6833                         return true;
6834         }
6835
6836         return false;
6837 }
6838
6839 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6840 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6841 {
6842         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6843                 return regular;
6844         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6845                 return remote;
6846         return all;
6847 }
6848
6849 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6850 {
6851         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6852                 return regular;
6853         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6854                 return remote;
6855         return all;
6856 }
6857 #else
6858 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6859 {
6860         return all;
6861 }
6862
6863 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6864 {
6865         return regular;
6866 }
6867 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6868
6869 /**
6870  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6871  * @env: The load balancing environment.
6872  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6873  */
6874 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6875 {
6876         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6877         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6878         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6879         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6880         bool overload = false;
6881
6882         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6883                 prefer_sibling = 1;
6884
6885         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6886
6887         do {
6888                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6889                 int local_group;
6890
6891                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6892                 if (local_group) {
6893                         sds->local = sg;
6894                         sgs = &sds->local_stat;
6895
6896                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6897                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6898                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6899                 }
6900
6901                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6902                                                 &overload);
6903
6904                 if (local_group)
6905                         goto next_group;
6906
6907                 /*
6908                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6909                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6910                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6911                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6912                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6913                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6914                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6915                  * the tasks on the system).
6916                  */
6917                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6918                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6919                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6920                         sgs->group_no_capacity = 1;
6921                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6922                 }
6923
6924                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6925                         sds->busiest = sg;
6926                         sds->busiest_stat = *sgs;
6927                 }
6928
6929 next_group:
6930                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6931                 sds->total_load += sgs->group_load;
6932                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6933
6934                 sg = sg->next;
6935         } while (sg != env->sd->groups);
6936
6937         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6938                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6939
6940         if (!env->sd->parent) {
6941                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6942                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6943                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6944         }
6945
6946 }
6947
6948 /**
6949  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6950  *                      sched doman.
6951  *
6952  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6953  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6954  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6955  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6956  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6957  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6958  *
6959  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6960  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6961  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6962  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6963  * number.
6964  *
6965  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6966  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6967  *
6968  * @env: The load balancing environment.
6969  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6970  */
6971 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6972 {
6973         int busiest_cpu;
6974
6975         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6976                 return 0;
6977
6978         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6979                 return 0;
6980
6981         if (!sds->busiest)
6982                 return 0;
6983
6984         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6985         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6986                 return 0;
6987
6988         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6989                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6990                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6991
6992         return 1;
6993 }
6994
6995 /**
6996  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6997  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6998  *                      load balancing.
6999  * @env: The load balancing environment.
7000  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7001  */
7002 static inline
7003 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7004 {
7005         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7006         unsigned int imbn = 2;
7007         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7008         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7009
7010         local = &sds->local_stat;
7011         busiest = &sds->busiest_stat;
7012
7013         if (!local->sum_nr_running)
7014                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7015         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7016                 imbn = 1;
7017
7018         scaled_busy_load_per_task =
7019                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7020                 busiest->group_capacity;
7021
7022         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7023             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7024                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7025                 return;
7026         }
7027
7028         /*
7029          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7030          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7031          * moving them.
7032          */
7033
7034         capa_now += busiest->group_capacity *
7035                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7036         capa_now += local->group_capacity *
7037                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7038         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7039
7040         /* Amount of load we'd subtract */
7041         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7042                 capa_move += busiest->group_capacity *
7043                             min(busiest->load_per_task,
7044                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7045         }
7046
7047         /* Amount of load we'd add */
7048         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7049             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7050                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7051                       local->group_capacity;
7052         } else {
7053                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7054                       local->group_capacity;
7055         }
7056         capa_move += local->group_capacity *
7057                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7058         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7059
7060         /* Move if we gain throughput */
7061         if (capa_move > capa_now)
7062                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7063 }
7064
7065 /**
7066  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7067  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7068  * @env: load balance environment
7069  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7070  */
7071 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7072 {
7073         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7074         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7075
7076         local = &sds->local_stat;
7077         busiest = &sds->busiest_stat;
7078
7079         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7080                 /*
7081                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7082                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7083                  */
7084                 busiest->load_per_task =
7085                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7086         }
7087
7088         /*
7089          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7090          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7091          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7092          * skipped when updating the busiest sg:
7093          */
7094         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7095             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7096                 env->imbalance = 0;
7097                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7098         }
7099
7100         /*
7101          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7102          */
7103         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7104             local->group_type   == group_overloaded) {
7105                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7106                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7107                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7108                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7109                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7110                 } else
7111                         load_above_capacity = ~0UL;
7112         }
7113
7114         /*
7115          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7116          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7117          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7118          * we also don't want to reduce the group load below the group
7119          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7120          */
7121         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7122
7123         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7124         env->imbalance = min(
7125                 max_pull * busiest->group_capacity,
7126                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7127         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7128
7129         /*
7130          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7131          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7132          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7133          * moved
7134          */
7135         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7136                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7137 }
7138
7139 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7140
7141 /**
7142  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7143  * if there is an imbalance.
7144  *
7145  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7146  * to restore balance.
7147  *
7148  * @env: The load balancing environment.
7149  *
7150  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7151  */
7152 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7153 {
7154         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7155         struct sd_lb_stats sds;
7156
7157         init_sd_lb_stats(&sds);
7158
7159         /*
7160          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7161          * this level.
7162          */
7163         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7164         local = &sds.local_stat;
7165         busiest = &sds.busiest_stat;
7166
7167         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7168         if (check_asym_packing(env, &sds))
7169                 return sds.busiest;
7170
7171         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7172         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7173                 goto out_balanced;
7174
7175         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7176                                                 / sds.total_capacity;
7177
7178         /*
7179          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7180          * work because they assume all things are equal, which typically
7181          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7182          */
7183         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7184                 goto force_balance;
7185
7186         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7187         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7188             busiest->group_no_capacity)
7189                 goto force_balance;
7190
7191         /*
7192          * If the local group is busier than the selected busiest group
7193          * don't try and pull any tasks.
7194          */
7195         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7196                 goto out_balanced;
7197
7198         /*
7199          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7200          * average load.
7201          */
7202         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7203                 goto out_balanced;
7204
7205         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7206                 /*
7207                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7208                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7209                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7210                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7211                  * might end up to just move the imbalance on another group
7212                  */
7213                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7214                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7215                         goto out_balanced;
7216         } else {
7217                 /*
7218                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7219                  * imbalance_pct to be conservative.
7220                  */
7221                 if (100 * busiest->avg_load <=
7222                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7223                         goto out_balanced;
7224         }
7225
7226 force_balance:
7227         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7228         calculate_imbalance(env, &sds);
7229         return sds.busiest;
7230
7231 out_balanced:
7232         env->imbalance = 0;
7233         return NULL;
7234 }
7235
7236 /*
7237  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7238  */
7239 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7240                                      struct sched_group *group)
7241 {
7242         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7243         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7244         int i;
7245
7246         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7247                 unsigned long capacity, wl;
7248                 enum fbq_type rt;
7249
7250                 rq = cpu_rq(i);
7251                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7252
7253                 /*
7254                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7255                  *  - regular: there are !numa tasks
7256                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7257                  *  - all:     there is no distinction
7258                  *
7259                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7260                  * ignore those when there's better options.
7261                  *
7262                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7263                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7264                  * queue by moving tasks around inside the node.
7265                  *
7266                  * If we cannot move enough load due to this classification
7267                  * the next pass will adjust the group classification and
7268                  * allow migration of more tasks.
7269                  *
7270                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7271                  */
7272                 if (rt > env->fbq_type)
7273                         continue;
7274
7275                 capacity = capacity_of(i);
7276
7277                 wl = weighted_cpuload(i);
7278
7279                 /*
7280                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7281                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7282                  */
7283
7284                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7285                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7286                         continue;
7287
7288                 /*
7289                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7290                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7291                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7292                  * potentially running at a lower capacity.
7293                  *
7294                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7295                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7296                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7297                  * our previous maximum.
7298                  */
7299                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7300                         busiest_load = wl;
7301                         busiest_capacity = capacity;
7302                         busiest = rq;
7303                 }
7304         }
7305
7306         return busiest;
7307 }
7308
7309 /*
7310  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7311  * so long as it is large enough.
7312  */
7313 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7314
7315 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7316 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7317
7318 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7319 {
7320         struct sched_domain *sd = env->sd;
7321
7322         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7323
7324                 /*
7325                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7326                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7327                  * lowest numbered CPUs.
7328                  */
7329                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7330                         return 1;
7331         }
7332
7333         /*
7334          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7335          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7336          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7337          * available on dst_cpu.
7338          */
7339         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7340             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7341                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7342                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7343                         return 1;
7344         }
7345
7346         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7347 }
7348
7349 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7350
7351 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7352 {
7353         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7354         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7355         int cpu, balance_cpu = -1;
7356
7357         /*
7358          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7359          * to do the newly idle load balance.
7360          */
7361         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7362                 return 1;
7363
7364         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7365         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7366         /* Try to find first idle cpu */
7367         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7368                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7369                         continue;
7370
7371                 balance_cpu = cpu;
7372                 break;
7373         }
7374
7375         if (balance_cpu == -1)
7376                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7377
7378         /*
7379          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7380          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7381          */
7382         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7383 }
7384
7385 /*
7386  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7387  * tasks if there is an imbalance.
7388  */
7389 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7390                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7391                         int *continue_balancing)
7392 {
7393         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7394         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7395         struct sched_group *group;
7396         struct rq *busiest;
7397         unsigned long flags;
7398         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7399
7400         struct lb_env env = {
7401                 .sd             = sd,
7402                 .dst_cpu        = this_cpu,
7403                 .dst_rq         = this_rq,
7404                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7405                 .idle           = idle,
7406                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7407                 .cpus           = cpus,
7408                 .fbq_type       = all,
7409                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7410         };
7411
7412         /*
7413          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7414          * other cpus in our group
7415          */
7416         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7417                 env.dst_grpmask = NULL;
7418
7419         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7420
7421         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7422
7423 redo:
7424         if (!should_we_balance(&env)) {
7425                 *continue_balancing = 0;
7426                 goto out_balanced;
7427         }
7428
7429         group = find_busiest_group(&env);
7430         if (!group) {
7431                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7432                 goto out_balanced;
7433         }
7434
7435         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7436         if (!busiest) {
7437                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7438                 goto out_balanced;
7439         }
7440
7441         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7442
7443         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7444
7445         env.src_cpu = busiest->cpu;
7446         env.src_rq = busiest;
7447
7448         ld_moved = 0;
7449         if (busiest->nr_running > 1) {
7450                 /*
7451                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7452                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7453                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7454                  * correctly treated as an imbalance.
7455                  */
7456                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7457                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7458
7459 more_balance:
7460                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7461
7462                 /*
7463                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7464                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7465                  */
7466                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7467
7468                 /*
7469                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7470                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7471                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7472                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7473                  * See task_rq_lock() family for the details.
7474                  */
7475
7476                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7477
7478                 if (cur_ld_moved) {
7479                         attach_tasks(&env);
7480                         ld_moved += cur_ld_moved;
7481                 }
7482
7483                 local_irq_restore(flags);
7484
7485                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7486                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7487                         goto more_balance;
7488                 }
7489
7490                 /*
7491                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7492                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7493                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7494                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7495                  * sched_group.
7496                  *
7497                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7498                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7499                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7500                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7501                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7502                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7503                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7504                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7505                  * This however should not happen so much in practice and
7506                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7507                  * excess load moved.
7508                  */
7509                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7510
7511                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7512                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7513
7514                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7515                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7516                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7517                         env.loop         = 0;
7518                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7519
7520                         /*
7521                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7522                          * need to continue with same src_cpu.
7523                          */
7524                         goto more_balance;
7525                 }
7526
7527                 /*
7528                  * We failed to reach balance because of affinity.
7529                  */
7530                 if (sd_parent) {
7531                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7532
7533                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7534                                 *group_imbalance = 1;
7535                 }
7536
7537                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7538                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7539                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7540                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7541                                 env.loop = 0;
7542                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7543                                 goto redo;
7544                         }
7545                         goto out_all_pinned;
7546                 }
7547         }
7548
7549         if (!ld_moved) {
7550                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7551                 /*
7552                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7553                  * We do not want newidle balance, which can be very
7554                  * frequent, pollute the failure counter causing
7555                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7556                  */
7557                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7558                         sd->nr_balance_failed++;
7559
7560                 if (need_active_balance(&env)) {
7561                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7562
7563                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7564                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7565                          * moved to this_cpu
7566                          */
7567                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7568                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7569                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7570                                                             flags);
7571                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7572                                 goto out_one_pinned;
7573                         }
7574
7575                         /*
7576                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7577                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7578                          * only after active load balance is finished.
7579                          */
7580                         if (!busiest->active_balance) {
7581                                 busiest->active_balance = 1;
7582                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7583                                 active_balance = 1;
7584                         }
7585                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7586
7587                         if (active_balance) {
7588                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7589                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7590                                         &busiest->active_balance_work);
7591                         }
7592
7593                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7594                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7595                 }
7596         } else
7597                 sd->nr_balance_failed = 0;
7598
7599         if (likely(!active_balance)) {
7600                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7601                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7602         } else {
7603                 /*
7604                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7605                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7606                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7607                  * detach_tasks).
7608                  */
7609                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7610                         sd->balance_interval *= 2;
7611         }
7612
7613         goto out;
7614
7615 out_balanced:
7616         /*
7617          * We reach balance although we may have faced some affinity
7618          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7619          */
7620         if (sd_parent) {
7621                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7622
7623                 if (*group_imbalance)
7624                         *group_imbalance = 0;
7625         }
7626
7627 out_all_pinned:
7628         /*
7629          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7630          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7631          * can try to migrate them.
7632          */
7633         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7634
7635         sd->nr_balance_failed = 0;
7636
7637 out_one_pinned:
7638         /* tune up the balancing interval */
7639         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7640                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7641                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7642                 sd->balance_interval *= 2;
7643
7644         ld_moved = 0;
7645 out:
7646         return ld_moved;
7647 }
7648
7649 static inline unsigned long
7650 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7651 {
7652         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7653
7654         if (cpu_busy)
7655                 interval *= sd->busy_factor;
7656
7657         /* scale ms to jiffies */
7658         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7659         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7660
7661         return interval;
7662 }
7663
7664 static inline void
7665 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7666 {
7667         unsigned long interval, next;
7668
7669         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7670         next = sd->last_balance + interval;
7671
7672         if (time_after(*next_balance, next))
7673                 *next_balance = next;
7674 }
7675
7676 /*
7677  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7678  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7679  */
7680 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7681 {
7682         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7683         int this_cpu = this_rq->cpu;
7684         struct sched_domain *sd;
7685         int pulled_task = 0;
7686         u64 curr_cost = 0;
7687
7688         /*
7689          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7690          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7691          */
7692         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7693
7694         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7695             !this_rq->rd->overload) {
7696                 rcu_read_lock();
7697                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7698                 if (sd)
7699                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7700                 rcu_read_unlock();
7701
7702                 goto out;
7703         }
7704
7705         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7706
7707         update_blocked_averages(this_cpu);
7708         rcu_read_lock();
7709         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7710                 int continue_balancing = 1;
7711                 u64 t0, domain_cost;
7712
7713                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7714                         continue;
7715
7716                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7717                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7718                         break;
7719                 }
7720
7721                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7722                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7723
7724                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7725                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7726                                                    &continue_balancing);
7727
7728                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7729                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7730                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7731
7732                         curr_cost += domain_cost;
7733                 }
7734
7735                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7736
7737                 /*
7738                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7739                  * now runnable tasks on this rq.
7740                  */
7741                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7742                         break;
7743         }
7744         rcu_read_unlock();
7745
7746         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7747
7748         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7749                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7750
7751         /*
7752          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7753          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7754          * pretend we pulled a task.
7755          */
7756         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7757                 pulled_task = 1;
7758
7759 out:
7760         /* Move the next balance forward */
7761         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7762                 this_rq->next_balance = next_balance;
7763
7764         /* Is there a task of a high priority class? */
7765         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7766                 pulled_task = -1;
7767
7768         if (pulled_task)
7769                 this_rq->idle_stamp = 0;
7770
7771         return pulled_task;
7772 }
7773
7774 /*
7775  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7776  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7777  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7778  * avoids physical / logical imbalances.
7779  */
7780 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7781 {
7782         struct rq *busiest_rq = data;
7783         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7784         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7785         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7786         struct sched_domain *sd;
7787         struct task_struct *p = NULL;
7788
7789         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7790
7791         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7792         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7793                      !busiest_rq->active_balance))
7794                 goto out_unlock;
7795
7796         /* Is there any task to move? */
7797         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7798                 goto out_unlock;
7799
7800         /*
7801          * This condition is "impossible", if it occurs
7802          * we need to fix it. Originally reported by
7803          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7804          */
7805         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7806
7807         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7808         rcu_read_lock();
7809         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7810                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7811                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7812                                 break;
7813         }
7814
7815         if (likely(sd)) {
7816                 struct lb_env env = {
7817                         .sd             = sd,
7818                         .dst_cpu        = target_cpu,
7819                         .dst_rq         = target_rq,
7820                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7821                         .src_rq         = busiest_rq,
7822                         .idle           = CPU_IDLE,
7823                 };
7824
7825                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7826
7827                 p = detach_one_task(&env);
7828                 if (p) {
7829                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7830                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7831                         sd->nr_balance_failed = 0;
7832                 } else {
7833                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7834                 }
7835         }
7836         rcu_read_unlock();
7837 out_unlock:
7838         busiest_rq->active_balance = 0;
7839         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7840
7841         if (p)
7842                 attach_one_task(target_rq, p);
7843
7844         local_irq_enable();
7845
7846         return 0;
7847 }
7848
7849 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7850 {
7851         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7852 }
7853
7854 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7855 /*
7856  * idle load balancing details
7857  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7858  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7859  *   load balancing for all the idle CPUs.
7860  */
7861 static struct {
7862         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7863         atomic_t nr_cpus;
7864         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7865 } nohz ____cacheline_aligned;
7866
7867 static inline int find_new_ilb(void)
7868 {
7869         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7870
7871         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7872                 return ilb;
7873
7874         return nr_cpu_ids;
7875 }
7876
7877 /*
7878  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7879  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7880  * CPU (if there is one).
7881  */
7882 static void nohz_balancer_kick(void)
7883 {
7884         int ilb_cpu;
7885
7886         nohz.next_balance++;
7887
7888         ilb_cpu = find_new_ilb();
7889
7890         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7891                 return;
7892
7893         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7894                 return;
7895         /*
7896          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7897          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7898          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7899          * will be run before returning from the IPI.
7900          */
7901         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7902         return;
7903 }
7904
7905 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7906 {
7907         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7908                 /*
7909                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7910                  */
7911                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7912                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7913                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7914                 }
7915                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7916         }
7917 }
7918
7919 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7920 {
7921         struct sched_domain *sd;
7922         int cpu = smp_processor_id();
7923
7924         rcu_read_lock();
7925         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7926
7927         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7928                 goto unlock;
7929         sd->nohz_idle = 0;
7930
7931         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7932 unlock:
7933         rcu_read_unlock();
7934 }
7935
7936 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7937 {
7938         struct sched_domain *sd;
7939         int cpu = smp_processor_id();
7940
7941         rcu_read_lock();
7942         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7943
7944         if (!sd || sd->nohz_idle)
7945                 goto unlock;
7946         sd->nohz_idle = 1;
7947
7948         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7949 unlock:
7950         rcu_read_unlock();
7951 }
7952
7953 /*
7954  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7955  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7956  */
7957 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7958 {
7959         /*
7960          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7961          */
7962         if (!cpu_active(cpu))
7963                 return;
7964
7965         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7966                 return;
7967
7968         /*
7969          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7970          */
7971         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7972                 return;
7973
7974         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7975         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7976         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7977 }
7978 #endif
7979
7980 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7981
7982 /*
7983  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7984  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7985  */
7986 void update_max_interval(void)
7987 {
7988         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7989 }
7990
7991 /*
7992  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7993  * and initiates a balancing operation if so.
7994  *
7995  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7996  */
7997 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7998 {
7999         int continue_balancing = 1;
8000         int cpu = rq->cpu;
8001         unsigned long interval;
8002         struct sched_domain *sd;
8003         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8004         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8005         int update_next_balance = 0;
8006         int need_serialize, need_decay = 0;
8007         u64 max_cost = 0;
8008
8009         update_blocked_averages(cpu);
8010
8011         rcu_read_lock();
8012         for_each_domain(cpu, sd) {
8013                 /*
8014                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8015                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8016                  */
8017                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8018                         sd->max_newidle_lb_cost =
8019                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8020                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8021                         need_decay = 1;
8022                 }
8023                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8024
8025                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8026                         continue;
8027
8028                 /*
8029                  * Stop the load balance at this level. There is another
8030                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8031                  * actively.
8032                  */
8033                 if (!continue_balancing) {
8034                         if (need_decay)
8035                                 continue;
8036                         break;
8037                 }
8038
8039                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8040
8041                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8042                 if (need_serialize) {
8043                         if (!spin_trylock(&balancing))
8044                                 goto out;
8045                 }
8046
8047                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8048                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8049                                 /*
8050                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8051                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8052                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8053                                  */
8054                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8055                         }
8056                         sd->last_balance = jiffies;
8057                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8058                 }
8059                 if (need_serialize)
8060                         spin_unlock(&balancing);
8061 out:
8062                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8063                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8064                         update_next_balance = 1;
8065                 }
8066         }
8067         if (need_decay) {
8068                 /*
8069                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8070                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8071                  */
8072                 rq->max_idle_balance_cost =
8073                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8074         }
8075         rcu_read_unlock();
8076
8077         /*
8078          * next_balance will be updated only when there is a need.
8079          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8080          * updated.
8081          */
8082         if (likely(update_next_balance)) {
8083                 rq->next_balance = next_balance;
8084
8085 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8086                 /*
8087                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8088                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8089                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8090                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8091                  * balance for itself and we need to update the
8092                  * nohz.next_balance accordingly.
8093                  */
8094                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8095                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8096 #endif
8097         }
8098 }
8099
8100 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8101 /*
8102  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8103  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8104  */
8105 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8106 {
8107         int this_cpu = this_rq->cpu;
8108         struct rq *rq;
8109         int balance_cpu;
8110         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8111         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8112         int update_next_balance = 0;
8113
8114         if (idle != CPU_IDLE ||
8115             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8116                 goto end;
8117
8118         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8119                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8120                         continue;
8121
8122                 /*
8123                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8124                  * work being done for other cpus. Next load
8125                  * balancing owner will pick it up.
8126                  */
8127                 if (need_resched())
8128                         break;
8129
8130                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8131
8132                 /*
8133                  * If time for next balance is due,
8134                  * do the balance.
8135                  */
8136                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8137                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8138                         update_rq_clock(rq);
8139                         cpu_load_update_idle(rq);
8140                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8141                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8142                 }
8143
8144                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8145                         next_balance = rq->next_balance;
8146                         update_next_balance = 1;
8147                 }
8148         }
8149
8150         /*
8151          * next_balance will be updated only when there is a need.
8152          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8153          * updated.
8154          */
8155         if (likely(update_next_balance))
8156                 nohz.next_balance = next_balance;
8157 end:
8158         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8159 }
8160
8161 /*
8162  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8163  * of an idle cpu in the system.
8164  *   - This rq has more than one task.
8165  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8166  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8167  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8168  *     multiple busy cpu.
8169  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8170  *     domain span are idle.
8171  */
8172 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8173 {
8174         unsigned long now = jiffies;
8175         struct sched_domain *sd;
8176         struct sched_group_capacity *sgc;
8177         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8178         bool kick = false;
8179
8180         if (unlikely(rq->idle_balance))
8181                 return false;
8182
8183        /*
8184         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8185         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8186         */
8187         set_cpu_sd_state_busy();
8188         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8189
8190         /*
8191          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8192          * balancing.
8193          */
8194         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8195                 return false;
8196
8197         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8198                 return false;
8199
8200         if (rq->nr_running >= 2)
8201                 return true;
8202
8203         rcu_read_lock();
8204         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8205         if (sd) {
8206                 sgc = sd->groups->sgc;
8207                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8208
8209                 if (nr_busy > 1) {
8210                         kick = true;
8211                         goto unlock;
8212                 }
8213
8214         }
8215
8216         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8217         if (sd) {
8218                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8219                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8220                         kick = true;
8221                         goto unlock;
8222                 }
8223         }
8224
8225         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8226         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8227                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8228                 kick = true;
8229                 goto unlock;
8230         }
8231
8232 unlock:
8233         rcu_read_unlock();
8234         return kick;
8235 }
8236 #else
8237 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8238 #endif
8239
8240 /*
8241  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8242  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8243  */
8244 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8245 {
8246         struct rq *this_rq = this_rq();
8247         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8248                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8249
8250         /*
8251          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8252          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8253          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8254          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8255          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8256          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8257          */
8258         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8259         rebalance_domains(this_rq, idle);
8260 }
8261
8262 /*
8263  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8264  */
8265 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8266 {
8267         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8268         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8269                 return;
8270
8271         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8272                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8273 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8274         if (nohz_kick_needed(rq))
8275                 nohz_balancer_kick();
8276 #endif
8277 }
8278
8279 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8280 {
8281         update_sysctl();
8282
8283         update_runtime_enabled(rq);
8284 }
8285
8286 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8287 {
8288         update_sysctl();
8289
8290         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8291         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8292 }
8293
8294 #endif /* CONFIG_SMP */
8295
8296 /*
8297  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8298  */
8299 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8300 {
8301         struct cfs_rq *cfs_rq;
8302         struct sched_entity *se = &curr->se;
8303
8304         for_each_sched_entity(se) {
8305                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8306                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8307         }
8308
8309         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8310                 task_tick_numa(rq, curr);
8311 }
8312
8313 /*
8314  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8315  *  - child not yet on the tasklist
8316  *  - preemption disabled
8317  */
8318 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8319 {
8320         struct cfs_rq *cfs_rq;
8321         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8322         int this_cpu = smp_processor_id();
8323         struct rq *rq = this_rq();
8324         unsigned long flags;
8325
8326         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8327
8328         update_rq_clock(rq);
8329
8330         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8331         curr = cfs_rq->curr;
8332
8333         /*
8334          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8335          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8336          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8337          * of child point to valid ones.
8338          */
8339         rcu_read_lock();
8340         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8341         rcu_read_unlock();
8342
8343         update_curr(cfs_rq);
8344
8345         if (curr)
8346                 se->vruntime = curr->vruntime;
8347         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8348
8349         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8350                 /*
8351                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8352                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8353                  */
8354                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8355                 resched_curr(rq);
8356         }
8357
8358         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8359
8360         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8361 }
8362
8363 /*
8364  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8365  * the current task.
8366  */
8367 static void
8368 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8369 {
8370         if (!task_on_rq_queued(p))
8371                 return;
8372
8373         /*
8374          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8375          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8376          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8377          */
8378         if (rq->curr == p) {
8379                 if (p->prio > oldprio)
8380                         resched_curr(rq);
8381         } else
8382                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8383 }
8384
8385 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8386 {
8387         struct sched_entity *se = &p->se;
8388
8389         /*
8390          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8391          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8392          * vruntime.
8393          */
8394         if (p->on_rq)
8395                 return true;
8396
8397         /*
8398          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8399          * But there are some cases where it has already been normalized:
8400          *
8401          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8402          *   wake_up_new_task().
8403          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8404          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8405          */
8406         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8407                 return true;
8408
8409         return false;
8410 }
8411
8412 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8413 {
8414         struct sched_entity *se = &p->se;
8415         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8416
8417         if (!vruntime_normalized(p)) {
8418                 /*
8419                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8420                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8421                  */
8422                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8423                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8424         }
8425
8426         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8427         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8428 }
8429
8430 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8431 {
8432         struct sched_entity *se = &p->se;
8433         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8434
8435 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8436         /*
8437          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8438          * class maintain depth value), reset depth properly.
8439          */
8440         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8441 #endif
8442
8443         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8444         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8445
8446         if (!vruntime_normalized(p))
8447                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8448 }
8449
8450 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8451 {
8452         detach_task_cfs_rq(p);
8453 }
8454
8455 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8456 {
8457         attach_task_cfs_rq(p);
8458
8459         if (task_on_rq_queued(p)) {
8460                 /*
8461                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8462                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8463                  * if we can still preempt the current task.
8464                  */
8465                 if (rq->curr == p)
8466                         resched_curr(rq);
8467                 else
8468                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8469         }
8470 }
8471
8472 /* Account for a task changing its policy or group.
8473  *
8474  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8475  * migrates between groups/classes.
8476  */
8477 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8478 {
8479         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8480
8481         for_each_sched_entity(se) {
8482                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8483
8484                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8485                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8486                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8487         }
8488 }
8489
8490 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8491 {
8492         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8493         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8494 #ifndef CONFIG_64BIT
8495         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8496 #endif
8497 #ifdef CONFIG_SMP
8498         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8499         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8500 #endif
8501 }
8502
8503 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8504 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8505 {
8506         detach_task_cfs_rq(p);
8507         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8508
8509 #ifdef CONFIG_SMP
8510         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8511         p->se.avg.last_update_time = 0;
8512 #endif
8513         attach_task_cfs_rq(p);
8514 }
8515
8516 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8517 {
8518         int i;
8519
8520         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8521
8522         for_each_possible_cpu(i) {
8523                 if (tg->cfs_rq)
8524                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8525                 if (tg->se)
8526                         kfree(tg->se[i]);
8527         }
8528
8529         kfree(tg->cfs_rq);
8530         kfree(tg->se);
8531 }
8532
8533 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8534 {
8535         struct sched_entity *se;
8536         struct cfs_rq *cfs_rq;
8537         struct rq *rq;
8538         int i;
8539
8540         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8541         if (!tg->cfs_rq)
8542                 goto err;
8543         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8544         if (!tg->se)
8545                 goto err;
8546
8547         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8548
8549         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8550
8551         for_each_possible_cpu(i) {
8552                 rq = cpu_rq(i);
8553
8554                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8555                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8556                 if (!cfs_rq)
8557                         goto err;
8558
8559                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8560                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8561                 if (!se)
8562                         goto err_free_rq;
8563
8564                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8565                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8566                 init_entity_runnable_average(se);
8567
8568                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8569                 post_init_entity_util_avg(se);
8570                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8571         }
8572
8573         return 1;
8574
8575 err_free_rq:
8576         kfree(cfs_rq);
8577 err:
8578         return 0;
8579 }
8580
8581 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8582 {
8583         unsigned long flags;
8584         struct rq *rq;
8585         int cpu;
8586
8587         for_each_possible_cpu(cpu) {
8588                 if (tg->se[cpu])
8589                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8590
8591                 /*
8592                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8593                  * check on_list without danger of it being re-added.
8594                  */
8595                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8596                         continue;
8597
8598                 rq = cpu_rq(cpu);
8599
8600                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8601                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8602                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8603         }
8604 }
8605
8606 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8607                         struct sched_entity *se, int cpu,
8608                         struct sched_entity *parent)
8609 {
8610         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8611
8612         cfs_rq->tg = tg;
8613         cfs_rq->rq = rq;
8614         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8615
8616         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8617         tg->se[cpu] = se;
8618
8619         /* se could be NULL for root_task_group */
8620         if (!se)
8621                 return;
8622
8623         if (!parent) {
8624                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8625                 se->depth = 0;
8626         } else {
8627                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8628                 se->depth = parent->depth + 1;
8629         }
8630
8631         se->my_q = cfs_rq;
8632         /* guarantee group entities always have weight */
8633         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8634         se->parent = parent;
8635 }
8636
8637 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8638
8639 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8640 {
8641         int i;
8642         unsigned long flags;
8643
8644         /*
8645          * We can't change the weight of the root cgroup.
8646          */
8647         if (!tg->se[0])
8648                 return -EINVAL;
8649
8650         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8651
8652         mutex_lock(&shares_mutex);
8653         if (tg->shares == shares)
8654                 goto done;
8655
8656         tg->shares = shares;
8657         for_each_possible_cpu(i) {
8658                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8659                 struct sched_entity *se;
8660
8661                 se = tg->se[i];
8662                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8663                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8664
8665                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8666                 update_rq_clock(rq);
8667                 for_each_sched_entity(se)
8668                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8669                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8670         }
8671
8672 done:
8673         mutex_unlock(&shares_mutex);
8674         return 0;
8675 }
8676 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8677
8678 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8679
8680 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8681 {
8682         return 1;
8683 }
8684
8685 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8686
8687 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8688
8689
8690 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8691 {
8692         struct sched_entity *se = &task->se;
8693         unsigned int rr_interval = 0;
8694
8695         /*
8696          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8697          * idle runqueue:
8698          */
8699         if (rq->cfs.load.weight)
8700                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8701
8702         return rr_interval;
8703 }
8704
8705 /*
8706  * All the scheduling class methods:
8707  */
8708 const struct sched_class fair_sched_class = {
8709         .next                   = &idle_sched_class,
8710         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8711         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8712         .yield_task             = yield_task_fair,
8713         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8714
8715         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8716
8717         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8718         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8719
8720 #ifdef CONFIG_SMP
8721         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8722         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8723
8724         .rq_online              = rq_online_fair,
8725         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8726
8727         .task_dead              = task_dead_fair,
8728         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8729 #endif
8730
8731         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8732         .task_tick              = task_tick_fair,
8733         .task_fork              = task_fork_fair,
8734
8735         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8736         .switched_from          = switched_from_fair,
8737         .switched_to            = switched_to_fair,
8738
8739         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8740
8741         .update_curr            = update_curr_fair,
8742
8743 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8744         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8745 #endif
8746 };
8747
8748 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8749 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8750 {
8751         struct cfs_rq *cfs_rq;
8752
8753         rcu_read_lock();
8754         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8755                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8756         rcu_read_unlock();
8757 }
8758
8759 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8760 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8761 {
8762         int node;
8763         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8764
8765         for_each_online_node(node) {
8766                 if (p->numa_faults) {
8767                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8768                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8769                 }
8770                 if (p->numa_group) {
8771                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8772                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8773                 }
8774                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8775         }
8776 }
8777 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8778 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8779
8780 __init void init_sched_fair_class(void)
8781 {
8782 #ifdef CONFIG_SMP
8783         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8784
8785 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8786         nohz.next_balance = jiffies;
8787         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8788 #endif
8789 #endif /* SMP */
8790
8791 }